چه چیزی اثر فرانتی است

اثر فرانتی چیست؟

تعریف اثر فرانتی

اثر فرانتی به افزایش ولتاژ در سمت گیرنده نسبت به سمت ارسال کننده در خطوط انتقال بلند اشاره دارد. این اثر در شرایطی که بار بسیار کم یا بدون بار (مدار باز) است، بیشتر قابل مشاهده است. این اثر می‌تواند به صورت ضریب یا درصد افزایش توصیف شود.

در عمل عمومی، جریان از پتانسیل بالاتر به پتانسیل پایین‌تر حرکت می‌کند تا اختلاف پتانسیل الکتریکی را تعادل دهد. معمولاً، ولتاژ سمت ارسال کننده به دلیل تلفات خط بالاتر از سمت گیرنده است، بنابراین جریان از سمت تغذیه به بار حرکت می‌کند.

اما سر S.Z. فرانتی در سال ۱۸۹۰ یک نظریه شگفت‌انگیز درباره خطوط انتقال متوسط و بلند مسافت ارائه داد که بر اساس آن، در شرایط بار کم یا بدون بار، ولتاژ سمت گیرنده اغلب فراتر از ولتاژ سمت ارسال کننده افزایش می‌یابد، که منجر به پدیده‌ای به نام اثر فرانتی در سیستم برق می‌شود.

اثر فرانتی در خط انتقال

یک خط انتقال بلند دارای ظرفیت خازنی و القایی قابل توجه در طول خود است. اثر فرانتی زمانی رخ می‌دهد که جریان مصرفی توسط خازن خط بیشتر از جریان بار در سمت گیرنده باشد، به ویژه در شرایط بار کم یا بدون بار.

جریان شارژ خازن باعث افت ولتاژ در القاء‌گر خط می‌شود که در فاز با ولتاژ سمت ارسال کننده است. این افت ولتاژ در طول خط افزایش می‌یابد و ولتاژ سمت گیرنده را بالاتر از ولتاژ سمت ارسال کننده می‌کند. این پدیده به عنوان اثر فرانتی شناخته می‌شود.

بنابراین هر دو اثر خازنی و القایی خط انتقال به طور مساوی در ایجاد این پدیده نقش دارند و اثر فرانتی در خطوط انتقال کوتاه ناچیز است زیرا القاء‌گر چنین خطی تقریباً به صفر نزدیک می‌شود. به طور کلی برای یک خط ۳۰۰ کیلومتری که در فرکانس ۵۰ هرتز کار می‌کند، ولتاژ سمت گیرنده بدون بار ۵٪ بالاتر از ولتاژ سمت ارسال کننده است.

حال برای تحلیل اثر فرانتی، دیاگرام‌های فازی فوق را در نظر بگیرید.

در اینجا Vr به عنوان فازور مرجع در نظر گرفته شده و با OA نشان داده می‌شود.

این با فازور OC نشان داده می‌شود.

حال در صورت وجود "خط انتقال بلند"، مشاهده شده است که مقاومت الکتریکی خط نسبت به واکنش خط بسیار کوچک است. بنابراین می‌توان طول فازور Ic R = 0 را در نظر گرفت؛ می‌توان افزایش ولتاژ را فقط به دلیل OA – OC = افت واکنشی در خط در نظر گرفت.

اگر c0 و L0 مقادیر خازنی و القایی به ازای هر کیلومتر خط انتقال باشند، که l طول خط است.

چون در خطوط انتقال بلند، خازن در طول خط توزیع شده است، جریان متوسط عبوری از آن به صورت زیر است:

از معادله فوق بوضوح مشخص است که افزایش ولتاژ در سمت گیرنده مستقیماً با مجذور طول خط متناسب است و بنابراین در خطوط انتقال بلند با افزایش طول، حتی فراتر از ولتاژ اعمال شده در سمت ارسال کننده می‌رود که به پدیده اثر فرانتی اشاره دارد. اگر می‌خواهید در مورد اثر فرانتی و مباحث مرتبط با سیستم برق آزمون دهید، به سوالات چندگزینه‌ای (MCQ) ما در زمینه سیستم برق مراجعه کنید.

به وضوح مشخص است که افزایش ولتاژ در سمت گیرنده مستقیماً با مجذور طول خط متناسب است. در خطوط انتقال بلند، این افزایش می‌تواند حتی فراتر از ولتاژ سمت ارسال کننده برود که به پدیده اثر فرانتی اشاره دارد. اگر می‌خواهید دانش خود را آزمون دهید، به سوالات چندگزینه‌ای (MCQ) ما در زمینه سیستم برق مراجعه کنید.