Hva er Ferranti-effekten?

Hva er Ferranti-effekten?

Definisjon av Ferranti-effekt

Ferranti-effekten defineres som en økning i spenningen ved mottaksenden av en lang overføringslinje sammenlignet med sendeendens spenning. Denne effekten er mer oppmerksom når belastningen er veldig liten eller det ikke er noen belastning (åpen sirkuit). Den kan beskrives som en faktor eller en prosentvis økning.

I generell praksis strømmer strømmen fra høyere potensial til lavere potensial for å balansere elektrisk potensiell forskjell. Vanligvis er spenningen ved sendeenden høyere enn ved mottaksenden på grunn av linjetap, så strømmen flyter fra forsyningsenden til belastningen.

Men Sir S.Z. Ferranti kom i 1890 med en forbløffende teori om middels overføringslinjer eller lange overføringslinjer, som foreslo at under lett belasted eller ubelasted drift av overføringsystemet, ofte øker spenningen ved mottaksenden over spenningen ved sendeenden, noe som fører til et fenomen kjent som Ferranti-effekt i et kraftsystem.

Ferranti-effekt i overføringslinje

En lang overføringslinje har betydelig kapasitivitet og induktivitet langs sin lengde. Ferranti-effekten oppstår når strømmen trukket av linjens kapasitivitet er større enn belastningsstrømmen ved mottaksenden, spesielt under lett eller ubelasted drift.

Kondensatorladesstrømmen forårsaker en spenningsfall over linjens induktor, som er i fase med spenningen ved sendeenden. Dette spenningsfallet øker langs linjen, slik at spenningen ved mottaksenden blir høyere enn spenningen ved sendeenden. Dette kalles Ferranti-effekten.

Så både kapasitiviteten og induktoreffekten av overføringslinjen er like ansvarlige for at dette fenomenet oppstår, og derfor er Ferranti-effekten fornekkelig i tilfelle en kort overføringslinje, da induktoren til en slik linje praktisk talt regnes som nær null. Generelt for en 300 km linje som opererer med en frekvens på 50 Hz, har det blitt funnet at spenningen ved mottaksenden uten last er 5% høyere enn spenningen ved sendeenden.

Nå for analysen av Ferranti-effekten la oss betrakte fasordiagrammene vist ovenfor.

Her er Vr referansefasoren, representert av OA.

Dette representeres av fasoren OC.

Nå i tilfelle en "lang overføringslinje," har det praktisk sett blitt observert at linjens elektriske motstand er fornekkelig liten sammenlignet med linjens reaktivt motstand. Derfor kan vi anta at lengden av fasoren Ic R = 0; vi kan betrakte at stigningen i spenningen er bare på grunn av OA – OC = reaktivt fall i linjen.

Nå hvis vi betrakter c0 og L0 som verdier av kapasitivitet og induktor per km av overføringslinjen, hvor l er lengden av linjen.

Ettersom kapasitiviteten er fordelt langs hele linjens lengde i tilfelle en lang overføringslinje, er gjennomsnittlig strøm som flyter,

Av ovenstående ligning er det absolutt klart at stigningen i spenningen ved mottaksenden er direkte proporsjonal med kvadratet av linjens lengde, og derfor i tilfelle en lang overføringslinje fortsetter den å øke med lengden, og går noen ganger over den angitte spenningen ved sendeenden, noe som fører til fenomenet kalt Ferranti-effekt. Hvis du ønsker å bli testet på Ferranti-effekten og relaterte kraftsystememner, sjekk ut våre flervalgsspørsmål (MCQ) i kraftsystemer.

Det er klart at stigningen i spenningen ved mottaksenden er direkte proporsjonal med kvadratet av linjens lengde. I lange overføringslinjer kan denne økningen til og med overstige spenningen ved sendeenden, noe som fører til Ferranti-effekten. Hvis du ønsker å teste din kunnskap, sjekk ut våre flervalgsspørsmål (MCQ) i kraftsystemer.