อะไรคือผล Ferranti

อะไรคือ Ferranti Effect?

คำนิยามของ Ferranti Effect

Ferranti effect ถูกกำหนดว่าเป็นการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับเมื่อเทียบกับปลายส่งในสายส่งไฟฟ้าระยะไกล ผลนี้จะเห็นได้ชัดเจนมากขึ้นเมื่อมีโหลดน้อยหรือไม่มีโหลด (วงจรเปิด) สามารถบรรยายได้ว่าเป็นตัวประกอบหรือเปอร์เซ็นต์ที่เพิ่มขึ้น

ในการปฏิบัติงานทั่วไป กระแสไฟฟ้าไหลจากศักย์สูงไปยังศักย์ต่ำเพื่อทำให้ความต่างศักย์ทางไฟฟ้าสมดุล โดยทั่วไปแล้วแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่งจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับเนื่องจากความสูญเสียในสายส่ง ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจึงไหลจากปลายส่งไปยังโหลด

แต่ Sir S.Z. Ferranti ในปี 1890 ได้นำเสนอทฤษฎีที่น่าประหลาดใจเกี่ยวกับสายส่งไฟฟ้าระยะกลางหรือระยะไกล โดยระบุว่าในกรณีของการโหลดเบาหรือไม่มีโหลด แรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับมักจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่ง นำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Ferranti effect ในระบบไฟฟ้า

Ferranti Effect ในสายส่งไฟฟ้า

สายส่งไฟฟ้าระยะไกลมีความจุและการเหนี่ยวนำอย่างมีนัยสำคัญตลอดความยาวของสาย Ferranti effect เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าที่ถูกดึงโดยความจุของสายส่งมากกว่ากระแสโหลดที่ปลายรับ โดยเฉพาะในกรณีของการโหลดเบาหรือไม่มีโหลด

กระแสไฟฟ้าจากการชาร์จคาปาซิเตอร์ทำให้มีแรงดันตกคร่อมอินดักเตอร์ในสายซึ่งอยู่ในเฟสเดียวกับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่ง แรงดันตกคร่อมนี้เพิ่มขึ้นตามความยาวของสาย ทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่ง ซึ่งเรียกว่า Ferranti effect

ดังนั้น ทั้งความจุและความเหนี่ยวนำของสายส่งไฟฟ้ามีบทบาทเท่าเทียมกันในการเกิดปรากฏการณ์นี้ และ Ferranti effect จะน้อยมากในกรณีของสายส่งไฟฟ้าระยะสั้นเนื่องจากความเหนี่ยวนำของสายส่งเหล่านี้แทบจะเป็นศูนย์ สำหรับสายส่งไฟฟ้าระยะ 300 กม. ที่ทำงานที่ความถี่ 50 Hz แรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับในกรณีไม่มีโหลดมักจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่งประมาณ 5%

สำหรับการวิเคราะห์ Ferranti effect ขอพิจารณาแผนภาพเวกเตอร์ที่แสดงไว้ด้านบน

ที่นี่ Vr ถูกพิจารณาว่าเป็นเวกเตอร์อ้างอิง แทนด้วย OA

นี่แทนด้วยเวกเตอร์ OC

ในกรณีของ "สายส่งไฟฟ้าระยะไกล" มีการสังเกตว่าความต้านทานทางไฟฟ้าของสายส่งน้อยมากเมื่อเทียบกับความเหนี่ยวนำของสาย ดังนั้นเราสามารถสมมติว่าความยาวของเวกเตอร์ Ic R = 0 เราสามารถพิจารณาว่าการเพิ่มขึ้นของแรงดันเกิดจาก OA – OC = แรงดันตกคร่อมที่เกิดจากความเหนี่ยวนำในสาย

หากเราพิจารณา c0 และ L0 เป็นค่าของความจุและอินดักเตอร์ต่อ กม. ของสายส่งไฟฟ้า โดย l คือความยาวของสาย

เนื่องจากในกรณีของสายส่งไฟฟ้าระยะไกล ความจุมีการกระจายตลอดความยาวของสาย กระแสไฟฟ้าเฉลี่ยที่ไหลผ่านคือ

จากสมการข้างต้น ชัดเจนว่าการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่ปลายรับเป็นสัดส่วนตรงกับกำลังสองของความยาวของสาย ดังนั้นในกรณีของสายส่งไฟฟ้าระยะไกล การเพิ่มขึ้นของแรงดันจะเพิ่มขึ้นตามความยาว และบางครั้งอาจสูงกว่าแรงดันที่ปลายส่งที่ใช้งาน นำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Ferranti effect หากคุณต้องการทำแบบทดสอบเกี่ยวกับ Ferranti effect และหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับระบบไฟฟ้า ลองดูที่ MCQ (Multiple Choice Questions) ของเรา

ชัดเจนว่าการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่ปลายรับเป็นสัดส่วนตรงกับกำลังสองของความยาวของสาย ในสายส่งไฟฟ้าระยะไกล การเพิ่มขึ้นนี้สามารถสูงกว่าแรงดันที่ปลายส่ง นำไปสู่ Ferranti effect หากคุณต้องการทดสอบความรู้ของคุณ ลองดูที่ MCQ (Multiple Choice Questions) ของเรา