Influência da resistência de amortecimento em transitórios eletromagnéticos utilizando cascatas de circuitos π: comparação entre diferentes estruturas

Abstract

The study of transmission lines is fundamental, but it is impracticable to perform measurements on real transmission lines, so it is necessary to apply numerical models. Currently, the simplest way to model a transmission line is to use a large number of cascaded circuits. However, the results of the simulation include numerical errors and are influenced by numerical oscillations, result of the Gibbs phenomenon. Thus, a damping resistance (RD) is inserted to dampen the oscillations and reduce errors in simulations of transient electromagnetic propagation in transmission lines. Initially, the damping resistance was included in all circuits of the cascade, allowing very precise results and a very low error percentage. However, in an attempt to reduce computational simulation time without losing the precision obtained previously, tests are being performed with different circuit structures for the simulation of electromagnetic transients in transmission lines. In this work, two different cascade structures of circuits are presented and discussed, which are compared with the original structure that includes RD in all circuits of the cascade. The first one is an alternating structure, where a circuit contains RD in its structure while the other does not contain RD. In this case, the two circuit structures, with and without damping resistance, are applied alternately in the cascade representing the analyzed transmission line. The second structure does not contain the damping resistance in half of the total circuits of the model, this half being found in the central block of the cascade. Based on the results obtained, the new structures tested can not maintain the same precision and low error percentage of the original model that includes RD in all circuits of the cascade, even with the change and combination of the different parameters of the simulation

O estudo das linhas de transmissão é fundamental, mas é inviável realizar medições em linhas de transmissões reais, por isso é necessário aplicar modelos numéricos. Atualmente, o modo mais simples de modelar uma linha de transmissão é utilizando uma grande quantidade de circuitos em cascata. No entanto, os resultados da simulação incluem erros numéricos e são influenciados por oscilações numéricas, resultado do fenômeno de Gibbs. Assim, é inserida uma resistência de amortecimento (RD) para amortecer as oscilações e reduzir erros em simulações de propagação de transitórios eletromagnéticos em linhas de transmissão. Inicialmente, a resistência de amortecimento foi incluída em todos os circuitos da cascata, possibilitando resultados muito precisos e com uma porcentagem de erro muito baixa. Mas, como tentativa de reduzir o tempo de simulação computacional sem perder a precisão obtida anteriormente, testes estão sendo realizados com diferentes estruturas de circuitos para a simulação de transitórios eletromagnéticos em linhas de transmissão. Neste trabalho, são apresentadas e discutidas duas diferentes estruturas de cascatas de circuitos, que são comparadas com a estrutura original que inclui RD em todos os circuitos da cascata. A primeira delas é uma estrutura alternada, em que um circuito contém RD em sua estrutura enquanto o outro não contém RD. Neste caso, as duas estruturas de circuitos, com e sem resistência de amortecimento, são aplicadas alternadamente na cascata que representa a linha de transmissão analisada. A segunda estrutura não contém a resistência de amortecimento em metade do total de circuitos do modelo, sendo esta metade encontrada no bloco central da cascata. Com base nos resultados obtidos, as novas estruturas testadas não conseguem manter a mesma precisão e baixa porcentagem de erro do modelo original que inclui RD em todos os circuitos da cascata, mesmo com a alteração e...