EL3003 Linea Bifilar Informe Laboratorio-1

Universidad de ChileFacultad de Ciencias Físicas y MatemáticasDepartamento de Ingeniería EléctricaEL3003 – Laboratorio de Ingeniería Eléctrica

INFORME LABORATORIO

LÍNEA DE TRANSMISIÓN BIFILAR

Nombre Alumno : Christian Espinoza

Erwin Rute

Andrés Zapata

Profesor : Patricio Mendoza

Rodrigo Moreno

Profesor Auxiliar : Miguel Soto

Fecha : 26/11/2015

Santiago, Chile.

Contenido

1. Introducción...............................................................................................................................12. Datos Experimentales.................................................................................................................2

2.1. Distribución de corriente y voltaje.....................................................................................22.2. Razón de voltaje de onda estacionaria...............................................................................52.3. Potencia Reflejada..............................................................................................................52.4. Línea en circuito abierto.....................................................................................................6

2.4.1. Distribución de corriente y voltaje.............................................................................62.4.2. Razón de voltaje de onda estacionaria.......................................................................82.4.3. Potencia Reflejada......................................................................................................9

2.5. Línea en corto circuito........................................................................................................92.5.1. Distribución de corriente y voltaje.............................................................................92.5.2. Razón de voltaje de onda estacionaria.....................................................................112.5.3. Potencia Reflejada....................................................................................................12

2.6. Línea con carga.................................................................................................................122.6.1. Distribución de corriente y voltaje...........................................................................122.6.2. Razón de voltaje de onda estacionaria.....................................................................192.6.3. Potencia Reflejada....................................................................................................19

3. Análisis.....................................................................................................................................213.1. Distribuciones de corriente y voltaje............................................................................213.2. Razón de voltaje de onda estacionaria.........................................................................213.3. Potencia Reflejada........................................................................................................223.4. Línea en circuito abierto...............................................................................................233.5. Línea en corto circuito..................................................................................................243.6. Línea con carga.............................................................................................................25

4. Conclusiones............................................................................................................................275. Bibliografía...............................................................................................................................28

Análisis EL3003 – Informe Laboratorio – Línea de transmisión bifilar

1. Introducción

Alumno:

Complete la introducción, con al menos los siguientes aspectos.

Definición líneas de transmisión.

Parámetros característicos de las líneas de transmisión.

Usos y aplicaciones líneas de transmisión bifilares

Ventajas y desventajas con respecto a otro tipo de líneas de transmisión.

Otros.

¿Qué espera lograr al final de la experiencia?

U. de Chile. FCFM. DIE ~1~


2. Datos Experimentales

2.1. Distribución de corriente y voltaje

Tabla 1: Corriente v/s Distancia Tabla 2: Voltaje v/s Distancia

Distancia [cm]

I [A] Distancia [cm]

V [V]

0 0.9 0 0.3

10 0.1 10 0.6

20 0.7 20 0.35

30 0.45 30 0.5

40 0 40 0.9

50 0.2 50 0.8

60 0.4 60 0.3

70 0 70 0.4

80 0.1 80 0.6

90 0.8 90 0.6



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cor

rient

e [A

]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9Distribución de corriente

Gráfico 1: Corriente en función de la distancia



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Vol

taje

[V]

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Distribución de Voltaje

Gráfico 2: Voltaje en función de la distancia



2.2. Razón de voltaje de onda estacionaria

Tabla 3: VSWR y Г

Vmax[V] Vmin[V] VSWR Г

0.9 0.3 3 0.5

2.3. Potencia Reflejada

Tabla 4: PR [W] y PC [W]

Г2 Pout [W] PR [W] PC[W]

0.25 1 0.25 0.25



2.4. Línea en circuito abierto

2.4.1. Distribución de corriente y voltaje


Distancia [cm]

I [A] Distancia [cm]

V [V]

0 0 0 0.84

10 0.5 10 0.40

20 0.9 20 0.64

30 0.8 30 0.64

40 0 40 0.60

50 0.8 50 0.40

60 0.9 60 0.8

70 0 70 0.64

80 0.6 80 0.60

90 0.7 90 0.60



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cor

rient

e [A

]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9Distribución de Corriente




Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Vol

taje

[V]

0.4

0.45

0.5

0.55

0.6

0.65

0.7

0.75

0.8

0.85Distribución de Voltaje


2.4.2. Razón de voltaje de onda estacionaria

Tabla 7: VSWR y Г


0.84 0.4 2.1 0.35



2.4.3. Potencia Reflejada



0.12 0.5 0.06 0.21

2.5. Línea en corto circuito



Distancia [cm]

I[A] Distancia [cm]

V [V]

0 0.6 0 0.85

10 0.8 10 0

20 0.24 20 0.7

30 0.2 30 0.9

40 0.8 40 0.2

50 0.7 50 0.6

60 0 60 0.8

70 0.7 70 0.8

80 0.75 80 0

90 0.5 90 0.9



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cor

rient

e [A

]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7





Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Vol

taje

[V]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8




Tabla 11: VSWR y Г


0.9 0 ∞ 1






1 0.5 0.5 0

2.6. Línea con carga


2.6.1.1. P=1[W]

Tabla 13: Corriente v/s Distancia

Distancia [cm]

I Resistivo [A]

I capacitivo [A]

0 0.9 0.8

10 0.3 0

20 0.6 0.6

30 0.8 0.3

40 0.8 0

50 0 0.2

60 0.8 0

70 0.8 0

80 0 0.2

90 0.8 0.3



Tabla 14: Voltaje v/s Distancia

Distancia [cm]

V Resistivo [V]

V capacitivo [V]

0 0.2 0.5

10 0.8 0.8

20 0.8 0.9

30 0 0.1

40 0.8 0.8

50 1 0.9

60 0.8 0.8

70 0.6 0.4

80 1 1

90 1 0.9



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cor

rient

e [A

]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8


Resistivo

Capacitivo

Gráfico 7: Corriente en función de la distancia (Inductivo, resistivo y capacitivo)



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Vol

taje

[V]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1Distribución de Voltaje

Resistivo

Capacitivo

Gráfico 8: Voltaje en función de la distancia (Inductivo, resistivo y capacitivo)



2.6.1.2. P=0,5[W]

Tabla 15: Corriente v/s Distancia

Distancia [cm]

I Resistivo [A]

I capacitivo [A]

0 0.5 0.8

10 0.04 0

20 0.18 0.8

30 0.3 0.9

40 0.05 0

50 0.03 0.1

60 0.14 0

70 0.03 0

80 0.03 0

90 0.14 0

Tabla 16: Voltaje v/s Distancia

Distancia [cm]

V Resistivo [V]

V capacitivo [V]

0 0.05 0.2

10 0.2 0.9

20 0.12 0.8

30 0.3 0

40 0.16 0.6

50 0.32 0.8

60 0.10 0.2

70 0.05 0.1

80 0.32 0.6

90 0.22 0.4



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Cor

rient

e [A

]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8


Resistivo

Capacitivo

Gráfico 9: Corriente en función de la distancia (Inductivo, resistivo y capacitivo)



Distancia [cm]0 10 20 30 40 50 60 70 80 90

Vol

taje

[V]

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8


Resistivo

Capacitivo

Gráfico 10: Voltaje en función de la distancia (Inductivo, resistivo y capacitivo)




2.6.2.1. P = 1[W]

Tabla 17: VSWR y Г


Resistivo 1 0 ∞ 1

Capacitivo 1 0.1 10 0.82

2.6.2.2. P = 0,5 [W]

Tabla 18: VSWR y Г

Vmax[V] Vmin[V] VSWR ГResistivo 0.32 0.05 6.4 0.73

Capacitivo 0.9 0 ∞ 1


2.6.3.1. P = 1[W]


Г2 Pout [W] PR [W] PC[W]Resistivo 1 1 1 0

Capacitivo 0.67 1 0.67 0.03



2.6.3.2. P = 0,5[W]

Tabla 20: PR [W] y PC [W] (Resistiva)

Г2 Pout [W] PR [W] PC[W]Resistivo 0.53 0.5 0.27 0.04

Capacitivo 1 0.5 0.5 0



3. Análisis

3.1. Distribuciones de corriente y voltajeCompare y analice los datos obtenidos en la sección 2.1. ¿Existe alguna relación entre los máximos y los

mínimos de corriente y voltaje? ¿Cómo afectan a las mediciones la presencia cercana del operador u otros agentes?

Se tiene que los máximos de corriente a lo largo de la línea coinciden con los mínimos de voltaje a lo largo de ella y viceversa. Esto se debe a la diferencia de fase entre la corriente y el voltaje alterno que es de 90°

Las mediciones son afectadas por objetos cercanos, principalmente por objetos metálicos, como también por la presencia del operador, el cual altera significativamente las mediciones tanto de corriente como de voltaje.

3.2. Razón de voltaje de onda estacionariaA partir de los datos obtenidos en la sección 2.2 responda:

¿Qué es la VSWR, como influye el largo de la línea en su valor, depende de otras variables?

VSWR es la razón de tensión de onda estacionaria, es decir, es la relación entre el máximo y mínimo voltaje de la onda estacionaria generado en la línea de transmisión. Ésta se calcula como:

En definitiva, es una medida del desacoplamiento de todas las cargas en el sistema radiante.

La onda estacionaria se forma como la superposición de la onda incidente y la reflejada, lo cual, debido a las fases de ambas, pareciese que está estática y variando su amplitud. Por lo tanto, a lo largo de la línea, estas ondas superpuestas tienen diferentes amplitudes y esta onda resultante, debido a la interferencia constructiva o destructiva de ambas ondas, alcanza máximos y mínimos a lo largo de ella. Luego, al variar el largo de la línea se alcanzarán distintos máximos y mínimos que harán variar el valor de VSWR teniéndose una variación periódica que depende del largo de la longitud de onda de la señal en el cual la amplitud se ve disminuida debido a las pérdidas del material.

Como VSWR depende del coeficiente de reflexión y este a la vez depende de la impedancia del punto de la línea y de la impedancia característica y ésta última depende de los parámetros primarios de ella misma como lo son: inductancia, capacitancia, resistencia y conductancia, por lo que en cierta medida el valor de VSWR dependerá de ellas y para el caso con pérdidas también dependerá de la frecuencia.



¿Qué es el coeficiente de reflexión, como influye el largo de la línea en su valor, depende de otras variables? ¿Por qué el coeficiente de reflexión es distinto de cero?

El coeficiente de reflexión relaciona la amplitud de la onda reflejada con la amplitud de la onda incidente. Este se calcula como:

Dada la dependencia del coeficiente de reflexión con el valor VSWR se tiene que Γ también varía con la longitud de la línea de transmisión, relación que queda más explícita en (3) donde la constante de propagación γ tiene una componente real que influye en la magnitud provocándose atenuación en la señal.

(3)

La carga resistiva tiene cierta impedancia, la cual no es la misma que la impedancia característica. Esto trae consigo, que la carga y la línea no estén adaptados, por lo tanto habrán reflexiones dentro de la línea. Esto hace que el coeficiente de reflexión tenga un valor distinto de cero.

3.3. Potencia ReflejadaA partir de los datos obtenidos en la sección 2.3 responda:

¿Cómo cambian PR y PC al variar el largo de la línea?

Los valores de



3.4. Línea en circuito abierto

Comente y analice los resultados obtenidos en la sección 2.4, ¿Existen diferencias con lo obtenido en las secciones 2.1, 2.2 y 2.3? ¿Los resultados obtenidos concuerdan con la teoría?

¿Cuál es la relación entre la separación de dos mínimos de voltaje consecutivos y la longitud de onda?

Del gráfico 4 se puede observar que los dos mínimos de voltaje consecutivos alcanza una misma amplitud de voltaje



3.5. Línea en corto circuitoComente y analice los resultados obtenidos en la sección 2.5, ¿Existen diferencias con lo obtenido en las

secciones 2.1, 2.2, 2.3 y 2.4? ¿Los resultados obtenidos concuerdan con la teoría?

De la tabla 11 se puede observar que el valor de VSWR es ∞ lo cual está de acuerdo a la teoría, esto porque ZL = 0, ya que el final de la línea es un cortocircuito. Además, como la corriente y el voltaje están en desfase de 90º se obtiene que los máximos de corriente están a la misma distancia que los mínimos de voltaje y viceversa.

¿Qué diferencias se pueden establecer entre la distribución de voltaje de la línea en circuito abierto y en corto-circuito?





3.6. Línea con carga

Comente y analice los resultados obtenidos en la sección 2.6, ¿Existen diferencias con lo obtenido en las secciones 2.1, 2.2, 2.3, 2.4 y 2.5? ¿Los resultados obtenidos concuerdan con la teoría?

Para el caso de la sección 2.6 ¿Qué diferencias se producen al aplicar distintas cargas para la misma potencia?

La distribución de corriente en una carga resistiva es generalmente mayor que en una carga capacitiva, excepto a una distancia de 50 cm y 80 cm aproximadamente, en las cuales alcanza los mínimos de corriente.

En cuanto a la distribución de voltaje se tiene que bajo una distancia de 40 cm es mayor para una carga capacitiva que para una resistiva. Por el contrario, sobre los 40 cm, la distribución de voltaje es mayor en la carga resistiva que en la capacitiva. Además, ambas alcanza los máximos y mínimos de voltaje en las mismas distancias.



Analice las diferencias para el mismo tipo de carga pero a diferentes potencias de salida



4. Conclusiones



5. Bibliografía

[1] http://web.salleurl.edu/~se04066/mesures/p11.pdf


http://web.salleurl.edu/~se04066/mesures/p11.pdf



Documents

EL3003 Linea Bifilar Informe Laboratorio-1