Ones Oscil·lants en Línies Elèctriques: Conceptes i Localització d'Avanys
Ones d'ones de propagació en línies
Un ona de propagació en una línia es refereix a una ona de tensió o corrent que es propaga al llarg de la línia; també es defineix com un senyal de tensió o corrent que viatja al llarg d'un conductor.
Ona de propagació en estat estacionari: Una ona de propagació que viatja al llarg de la línia durant el funcionament normal del sistema, generada per la font d'alimentació del sistema.
Ona de propagació transitoria: Una ona de propagació que apareix de sobte durant el funcionament del sistema, causada per faults a terra, faults de curto-circuit, ruptures de cables, operacions de commutadors, impacts de llamp, etc.
Procés d'ona de propagació transitoria
El procés d'ona es refereix a les ones de tensió i corrent generades durant el procés transitori d'un circuit amb paràmetres distribuïts, així com al procés de propagació de les ones electromagnètiques corresponents; també es pot descriure com un pic de senyals de tensió o corrent que viatgen al llarg de la línia.
Ona de tensió de propagació: La corrent de càrrega que estableix el camp elèctric de la capacitància distribuïda de la línia al punt on arriba la corrent.
Ona de corrent de propagació: La corrent de càrrega de la capacitància distribuïda de la línia.
Una ona de propagació mesurada en un cert punt de la línia és la superposició de diversos pics d'ones de propagació.
Impedància d'ona
Es refereix a la raó entre les amplituds d'un parell d'ones de tensió i corrent directes o inverses en una línia, més aviat que a la raó entre les amplituds instantànies de tensió i corrent en qualsevol punt.
Està relacionada amb l'estructura, el medi i el material del conductor de la línia, però no té res a veure amb la longitud de la línia. L'impedància d'ona de les línies aèries és aproximadament de 300–500 Ω; considerant l'influència de la corona, l'impedància d'ona disminuirà. L'impedància d'ona dels cabls elèctrics és d'uns 10–40 Ω. Això és degut al fet que els cabls tenen una inductància menor per unitat de longitud (L₀) i una capacitància major per unitat de longitud (C₀).
Velocitat d'ona
La velocitat d'ona només està determinada per les propietats del medi al voltant del fil.
Quan s'consideren pèrdues, (caracteístiques com l'impedància d'ona) no tenen relació amb l'àrea o el material del conductor. Per a les línies aèries, la permeabilitat magnètica és 1, i la constant dielèctrica sol ser 1. Per als cabls, la permeabilitat magnètica és 1, i la constant dielèctrica sol ser 3 - 5. En les línies aèries, (la velocitat de propagació de les ones de propagació) està en el rang de 291 - 294 km/ms, i generalment s'escull 292 km/ms; per als cabls de polièster reticulat, és aproximadament 170 m/μs.
Reflexió i transmissió
Les ones de propagació generen reflexió i transmissió en les discontinuïtats d'impedància.
Coeficients de reflexió per circuits oberts i tancats: Els coeficients de reflexió de tensió i corrent són contraris.
Per a un circuit obert: el coeficient de reflexió de tensió és 1, i el coeficient de reflexió de corrent és -1.
Per a un circuit tancat: el coeficient de reflexió de tensió és -1, i el coeficient de reflexió de corrent és 1.
Coeficients de transmissió: Els coeficients de transmissió de tensió i corrent són els mateixos.
Influència de les pèrdues en la línia
Quan la sobretensió en un conductor excedeix la tensió d'inici de corona, ocorre un fenomen de corona amb efectes dissipadors d'energia, resultant en una reducció de l'amplitud de l'ona i distorsió de la forma d'ona.
La resistència de la línia provoca una disminució de l'amplitud de les ones de propagació i una ralentització de la seva velocitat d'ascens durant la transmissió.
Els components d'ones de propagació de diferents freqüències tenen coeficients d'atenuació i velocitats de propagació diferents:
La velocitat augmenta amb la freqüència i es stabilitza quan la freqüència excedeix els 1kHz. La velocitat de propagació de les ones de propagació en les línies elèctriques es stabilitza fonamentalment quan la freqüència del senyal és superior a 1kHz.
Localització de faults mitjançant ones de propagació
Els principis principals de localització de faults mitjançant ones de propagació utilitzats són: localització monolateral (Tipus A) i localització bilateral (Tipus D).
