Що таке ефект Ферранті?

Що таке ефект Ферранті?

Визначення ефекту Ферранті

Ефект Ферранті визначається як збільшення напруги на приймальному кінці довгого лінії передачі по відношенню до відправного кінця. Цей ефект більш помітний, коли навантаження дуже невелике або його немає (відкритий контур). Його можна описати як фактор або відсоткове збільшення.

Зазвичай, струм тече від високого потенціалу до нижчого, щоб збалансувати різницю електричних потенціалів. Зазвичай, напруга на відправному кінці вища за напругу на приймальному через втрати у лінії, тому струм тече від джерела до навантаження.

Але пан С.З. Ферранті в 1890 році запропонував надзвичайну теорію про середні та довгі лінії передачі, яка стверджує, що при легкому навантаженні або без навантаження, напруга на приймальному кінці часто зростає понад напругу на відправному, що призводить до явища, відомого як ефект Ферранті в енергосистемі.

Ефект Ферранті в лінії передачі

Довга лінія передачі має значну ємність і індуктивність вздовж своєї довжини. Ефект Ферранті відбувається, коли струм, забираємий ємністю лінії, більший за струм навантаження на приймальному кінці, особливо при легкому або відсутньому навантаженні.

Струм зарядки конденсатора викликає спад напруги на індуктивності лінії, який знаходиться в фазі з напругою на відправному кінці. Цей спад напруги зростає вздовж лінії, роблячи напругу на приймальному кінці вищою за напругу на відправному. Це відомо як ефект Ферранті.

Таким чином, як ємність, так і індуктивність лінії передачі однаково відповідають за це явне явище, і тому ефект Ферранті незначний для короткої лінії передачі, оскільки індуктивність такої лінії практично вважається майже нульовою. Зазвичай, для лінії завдовжки 300 км, що працює на частоті 50 Гц, напруга на приймальному кінці без навантаження становить на 5% більше, ніж напруга на відправному кінці.

Тепер, для аналізу ефекту Ферранті, розглянемо фазові діаграми, показані вище.

Тут Vr вважається референтним фазором, представленим OA.

Це представлено фазором OC.

Тепер, у випадку "довгої лінії передачі," практично спостерігалося, що електричний опір лінії незначний порівняно з реактивним опором. Тому ми можемо припустити, що довжина фазора Ic R = 0; ми можемо вважати, що зростання напруги обумовлено лише OA – OC = реактивним спадом у лінії.

Тепер, якщо ми припустимо, що c0 і L0 — це значення ємності і індуктивності на км лінії передачі, де l — це довжина лінії.

Оскільки, у випадку довгої лінії передачі, ємність розподілена вздовж її довжини, середній струм, що протікає, дорівнює,

З вищенаведеного рівняння абсолютно очевидно, що зростання напруги на приймальному кінці прямо пропорційне квадрату довжини лінії, і тому у випадку довгої лінії передачі воно зростає зі збільшенням довжини, і навіть перевищує прикладну напругу на відправному кінці, що призводить до явища, відомого як ефект Ферранті. Якщо ви хочете пройти тест на знання ефекту Ферранті та пов'язаних тем енергосистем, перегляньте наші MCQ (тестові питання) з енергосистем.

Зрозуміло, що зростання напруги на приймальному кінці прямо пропорційне квадрату довжини лінії. У довгих лініях передачі це зростання може навіть перевищити напругу на відправному кінці, що призводить до ефекту Ферранті. Якщо ви хочете перевірити свої знання, перегляньте наші MCQ (тестові питання) з енергосистем.