Hvad er Ferranti-effekten?
Hvad er Ferranti-effekten?
Definition af Ferranti-effekten
Ferranti-effekten defineres som en stigning i spændingen ved modtagende ende af en lang transmissionsledning i forhold til afsendende ende. Denne effekt er mere bemærkelsesværdig, når belastningen er meget lille eller der ikke er nogen belastning (åben kredsløb). Det kan beskrives som en faktor eller en procentvis stigning.
I almindelig praksis strømmer strømmen fra højere potentiale til lavere potentiale for at udligne den elektriske potentialforskel. Normalt er spændingen ved afsendende ende højere end ved modtagende ende på grund af ledningsforskydninger, så strømmen strømmer fra forsyningsenden til belastningen.
Men Sir S.Z. Ferranti kom i 1890 med en forbløffende teori om mellemtransmissionsledninger eller lange transmissionsledninger, der foreslog, at ved let belasted eller ubelasted drift af transmissionsystemet ofte stiger spændingen ved modtagende ende over spændingen ved afsendende ende, hvilket fører til et fænomen kendt som Ferranti-effekten i et strømsystem.
Ferranti-effekt i transmissionsledninger
En lang transmissionsledning har betydelig kapacitans og induktans langs sin længde. Ferranti-effekten opstår, når strømmen, der trækkes af ledningens kapacitans, er større end belastningsstrømmen ved modtagende ende, især under let eller ubelastede forhold.
Opladningsstrømmen til kondensatorerne forårsager en spændingsfald over ledningsinduktor, der er i fase med spændingen ved afsendende ende. Dette spændingsfald øges langs ledningen, hvilket gør, at spændingen ved modtagende ende er højere end spændingen ved afsendende ende. Dette kaldes Ferranti-effekten.
Så både kapacitans- og induktoreffekterne af transmissionsledningen er lige så ansvarlige for, at dette fænomen opstår, og derfor er Ferranti-effekten fornekligelig i tilfælde af en kort transmissionsledning, da induktoren af en sådan ledning praktisk talt er nær nul. Generelt for en 300 km ledning, der opererer på en frekvens på 50 Hz, er det blevet fundet, at spændingen ved modtagende ende uden belastning er 5% højere end spændingen ved afsendende ende.
Nu for analyse af Ferranti-effekten lad os overveje fasordiagrammerne, der vises ovenfor.
Her anses Vr for at være referencefasoren, repræsenteret af OA.
Dette er repræsenteret af fasoren OC.
Nu i tilfælde af en "lang transmissionsledning," er det praktisk set observeret, at ledningens elektriske resistens er fornekligelig i forhold til ledningsreaktansen. Derfor kan vi antage, at længden af fasoren Ic R = 0; vi kan betragte stigningen i spændingen kun skyldes OA – OC = reaktivt fald i ledningen.
Nu hvis vi betragter c0 og L0 som værdierne for kapacitans og induktor per km af transmissionsledningen, hvor l er længden af ledningen.
Eftersom kapacitansen i tilfælde af en lang transmissionsledning er fordelt over dens længde, er den gennemsnitlige strøm, der strømmer,
Fra den ovenstående ligning er det absolut tydeligt, at stigningen i spændingen ved modtagende ende er direkte proportional med kvadratet af ledningens længde, og derfor i tilfælde af en lang transmissionsledning fortsætter den med at stige med længden, og kan endda gå ud over den anvendte spænding ved afsendende ende, hvilket fører til fænomenet kaldet Ferranti-effekten. Hvis du vil blive testet i Ferranti-effekten og relaterede emner i strømsystemer, tjek vores strømsystem MCQ (Multiple Choice Questions).
Det er klart, at stigningen i spændingen ved modtagende ende er direkte proportional med kvadratet af ledningens længde. I lange transmissionsledninger kan denne stigning endda overstige spændingen ved afsendende ende, hvilket fører til Ferranti-effekten. Hvis du vil teste dit viden, tjek vores strømsystem MCQ (Multiple Choice Questions).
