Co je Ferranti efekt?
Co je Ferrantiho efekt?
Definice Ferrantiho efektu
Ferrantiho efekt se definuje jako zvýšení napětí na přijímacím konci dlouhé přenosové linky v porovnání s odesílacím koncem. Tento efekt je více patrný, když je zátěž velmi malá nebo není žádná (otevřený obvod). Lze ho popsat jako faktor nebo procento zvýšení.
V běžné praxi proud teče od vyššího potenciálu k nižšímu, aby vyrovnal elektrický potenciální rozdíl. Obvykle je napětí na odesílacím konci vyšší než na přijímacím, kvůli ztrátám v lince, takže proud teče od zdroje k zátěži.
Ale Sir S.Z. Ferranti v roce 1890 představil úžasnou teorii o středně dlouhých přenosových liniích nebo liniích pro dlouhodobý přenos, která naznačovala, že v případě lehké zátěže nebo bez zátěže může napětí na přijímacím konci často přesáhnout napětí na odesílacím konci, což vede k jevu známému jako Ferrantiho efekt v elektrickém systému.
Ferrantiho efekt v přenosové lince
Dlouhá přenosová linka má významnou kapacitance a induktance po celé své délce. Ferrantiho efekt nastává, když proud způsobený kapacitancí linky je větší než proud zátěže na přijímacím konci, zejména za podmínek lehké nebo žádné zátěže.
Proud nabíjení kondenzátoru způsobí pokles napětí na induktivitě linky, který je ve fázi s napětím na odesílacím konci. Tento pokles napětí se zvyšuje po délce linky, což způsobí, že napětí na přijímacím konci je vyšší než na odesílacím konci. To je známo jako Ferrantiho efekt.
Tedy jak kapacitance, tak induktivita přenosové linky jsou stejně odpovědné za tento specifický jev, a proto je Ferrantiho efekt zanedbatelný u krátkých přenosových linek, protože induktivita takové linky prakticky blíží k nule. V obecném případě pro 300 km linku poháněnou frekvencí 50 Hz bylo zjištěno, že napětí na přijímacím konci bez zátěže je o 5 % vyšší než napětí na odesílacím konci.
Pro analýzu Ferrantiho efektu vezměme v úvahu fázorové diagramy uvedené výše.
Zde je Vr považován za referenční fázor, reprezentovaný OA.
To je reprezentováno fázorem OC.
Nyní v případě "dlouhé přenosové linky" bylo prakticky pozorováno, že elektrický odpor linky je v porovnání s reaktivním odporom zanedbatelně malý. Proto můžeme předpokládat, že délka fázoru Ic R = 0; můžeme brát v úvahu, že zvýšení napětí je pouze díky OA – OC = reaktivnímu poklesu v lince.
Nyní, pokud uvažujeme c0 a L0 jako hodnoty kapacitance a induktivity na kilometr přenosové linky, kde l je délka linky.
Protože v případě dlouhé přenosové linky je kapacitance distribuována po celé její délce, průměrný proud, který teče, je,
Z výše uvedené rovnice je zcela jasné, že zvýšení napětí na přijímacím konci je přímo úměrné druhé mocnině délky linky, a proto v případě dlouhé přenosové linky toto zvýšení stále roste s délkou a dokonce může přesáhnout napětí na odesílacím konci, což vede k jevu známému jako Ferrantiho efekt. Pokud byste chtěli být dotazováni na Ferrantiho efekt a související témata elektrického systému, podívejte se na naše MCQ (Multiple Choice Questions) pro elektrické systémy.
Je zřejmé, že zvýšení napětí na přijímacím konci je přímo úměrné druhé mocnině délky linky. V dlouhých přenosových linech může toto zvýšení dokonce přesáhnout napětí na odesílacím konci, což vede k Ferrantiho efektu. Pokud chcete otestovat své znalosti, podívejte se na naše MCQ (Multiple Choice Questions) pro elektrické systémy.
