Какво е ефектът на Феранти?

Какво е ефектът на Феранти?

Определение на ефекта на Феранти

Ефектът на Феранти се дефинира като увеличаване на напрежението в приемащия край на дълга преходна линия в сравнение с изпращащия край. Този ефект е по-изразен, когато натоварването е много малко или отсъства (отворена верига). Може да бъде описан като фактор или процентно увеличение.

В общата практика, токът протича от по-високо потенциално напрежение към по-ниско, за да балансира електрическата разлика в потенциала. Обикновено, напрежението в изпращащия край е по-високо от това в приемащия край поради загубите в линията, така че токът протича от източника към натоварването.

Но сър С.З. Феранти през 1890 г. представи изумителна теория за средните преходни линии или дълги преходни линии, предлагаща, че при леко натоварване или работа без натоварване на преходната система, напрежението в приемащия край често се увеличава над напрежението в изпращащия край, водейки до феномен, известен като ефект на Феранти в електроенергийната система.

Ефектът на Феранти в преходната линия

Дълга преходна линия има значителна емкост и индуктивност по цялата си дължина. Ефектът на Феранти се наблюдава, когато токът, извличан от емкостта на линията, е по-голям от тока на натоварването в приемащия край, особено при леко натоварване или работа без натоварване.

Токът, зареждащ кондензатора, причинява падане на напрежението в индуктора на линията, което е в фаза с напрежението в изпращащия край. Това падане на напрежението се увеличава по линията, правейки напрежението в приемащия край по-високо от това в изпращащия край. Това е известно като ефект на Феранти.

Така и емкостта, и индукторът на преходната линия са равно отговорни за този специфичен феномен, и затова ефектът на Феранти е пренебрегаем при кратка преходна линия, тъй като индукторът на такава линия практически се счита за близък до нула. Обикновено за линия с дължина 300 км, работеща на честота 50 Hz, напрежението в приемащия край без натоварване се установява, че е с 5% по-високо от напрежението в изпращащия край.

Сега, за анализ на ефекта на Феранти, нека разгледаме фазовите диаграми, показани по-горе.

Тук Vr се приема за референтния фазов вектор, представен от OA.

Това е представено от фазовия вектор OC.

Сега, в случай на „дълга преходна линия“, е практически наблюдавано, че електрическото съпротивление на линията е пренебрегаемо малко в сравнение с реактивното съпротивление. Затова можем да приемем, че дължината на фазовия вектор Ic R = 0; можем да считаме, че увеличението на напрежението е само заради OA – OC = реактивно падане в линията.

Ако приемем, че c0 и L0 са стойностите на емкостта и индуктора на километър преходна линия, където l е дължината на линията.

Тъй като, в случай на дълга преходна линия, емкостта е разпределена по цялата й дължина, средният ток, протичащ в нея, е,

От горния уравнение е абсолютно ясно, че увеличението на напрежението в приемащия край е директно пропорционално на квадрата на дължината на линията, и затова, в случай на дълга преходна линия, то продължава да се увеличава с дължината, и дори понякога надхвърля приложено напрежението в изпращащия край, водейки до феномен, наречен ефект на Феранти. Ако желаете да бъдете тестирани за ефекта на Феранти и свързани теми от електроенергийната система, проверете нашите MCQ (Multiple Choice Questions) за електроенергийната система.

Ясно е, че увеличението на напрежението в приемащия край е директно пропорционално на квадрата на дължината на линията. В дълги преходни линии, това увеличение може дори да надхвърли напрежението в изпращащия край, водейки до ефекта на Феранти. Ако искате да тествате своите знания, проверете нашите MCQ (Multiple Choice Questions) за електроенергийната система.