Cosa è l'effetto Ferranti
Cos'è l'effetto Ferranti?
Definizione dell'effetto Ferranti
L'effetto Ferranti è definito come l'aumento di tensione alla fine ricevente di una linea di trasmissione lunga rispetto alla fine inviante. Questo effetto è più notevole quando il carico è molto piccolo o assente (circuito aperto). Può essere descritto come un fattore o un aumento percentuale.
Nella pratica generale, la corrente fluisce dal potenziale più alto a quello più basso per bilanciare la differenza di potenziale elettrico. Di solito, la tensione all'estremità inviante è superiore a quella all'estremità ricevente a causa delle perdite di linea, quindi la corrente fluisce dall'estremità di alimentazione al carico.
Ma Sir S.Z. Ferranti, nel 1890, ha presentato una teoria sorprendente sulle linee di trasmissione medie o a lunga distanza, suggerendo che in caso di carichi leggeri o operazioni a vuoto del sistema di trasmissione, la tensione all'estremità ricevente spesso aumenta oltre la tensione all'estremità inviante, portando a un fenomeno noto come effetto Ferranti in un sistema di potenza.
Effetto Ferranti nella linea di trasmissione
Una linea di trasmissione lunga ha una capacitance e induttanza significative lungo il suo percorso. L'effetto Ferranti si verifica quando la corrente richiesta dalla capacitance della linea è maggiore della corrente di carico all'estremità ricevente, specialmente durante condizioni di carico leggero o a vuoto.
La corrente di caricamento del condensatore causa una caduta di tensione sull'induttore della linea, che è in fase con la tensione all'estremità inviante. Questa caduta di tensione aumenta lungo la linea, rendendo la tensione all'estremità ricevente superiore a quella all'estremità inviante. Questo è noto come effetto Ferranti.
Pertanto, sia la capacitance che l'effetto induttivo della linea di trasmissione sono ugualmente responsabili di questo particolare fenomeno, e quindi l'effetto Ferranti è trascurabile nel caso di una linea di trasmissione corta, poiché l'induttore di tale linea è praticamente considerato quasi nullo. In generale, per una linea di 300 km che opera a una frequenza di 50 Hz, la tensione all'estremità ricevente a vuoto è risultata essere del 5% superiore alla tensione all'estremità inviante.
Ora, per l'analisi dell'effetto Ferranti, consideriamo i diagrammi fasoriali mostrati sopra.
Qui, Vr è considerato il fasore di riferimento, rappresentato da OA.
Questo è rappresentato dal fasore OC.
Ora, nel caso di una "linea di trasmissione lunga," si è osservato praticamente che la resistenza elettrica della linea è trascurabilmente piccola rispetto alla reattanza della linea. Pertanto, possiamo assumere che la lunghezza del fasore Ic R = 0; possiamo considerare che l'aumento di tensione è dovuto solo a OA – OC = caduta reattiva nella linea.
Ora, se consideriamo c0 e L0 come i valori di capacitance e induttore per km della linea di trasmissione, dove l è la lunghezza della linea.
Poiché, nel caso di una linea di trasmissione lunga, la capacitance è distribuita lungo tutta la sua lunghezza, la corrente media che scorre è,
Dall'equazione sopra è assolutamente evidente che l'aumento di tensione all'estremità ricevente è direttamente proporzionale al quadrato della lunghezza della linea, e quindi, nel caso di una linea di trasmissione lunga, continua ad aumentare con la lunghezza, e talvolta supera la tensione applicata all'estremità inviante, portando al fenomeno chiamato effetto Ferranti. Se desideri essere interrogato sull'effetto Ferranti e su argomenti correlati ai sistemi di potenza, consulta le nostre domande a risposta multipla (MCQ) sui sistemi di potenza.
È chiaro che l'aumento di tensione all'estremità ricevente è direttamente proporzionale al quadrato della lunghezza della linea. Nelle linee di trasmissione lunghe, questo aumento può anche superare la tensione all'estremità inviante, portando all'effetto Ferranti. Se vuoi testare le tue conoscenze, consulta le nostre domande a risposta multipla (MCQ) sui sistemi di potenza.
