Hiệu ứng Ferranti là gì?

Hiệu ứng Ferranti là gì?

Định nghĩa về Hiệu ứng Ferranti

Hiệu ứng Ferranti được định nghĩa là sự tăng điện áp ở đầu nhận so với đầu gửi trong một đường dây truyền tải dài. Hiệu ứng này rõ rệt hơn khi tải rất nhỏ hoặc không có tải (mạch hở). Nó có thể được mô tả như một yếu tố hoặc tỷ lệ phần trăm tăng.

Trong thực tế, dòng điện chảy từ điện thế cao đến điện thế thấp để cân bằng chênh lệch điện thế. Thường thì điện áp đầu gửi cao hơn đầu nhận do tổn thất đường dây, nên dòng điện chảy từ nguồn cung cấp đến tải.

Nhưng Sir S.Z. Ferranti, vào năm 1890, đã đưa ra một lý thuyết đáng kinh ngạc về đường dây truyền tải trung bình hoặc đường dây truyền tải xa, cho rằng trong trường hợp tải nhẹ hoặc không tải, điện áp đầu nhận thường tăng vượt quá điện áp đầu gửi, dẫn đến hiện tượng được gọi là hiệu ứng Ferranti trong hệ thống điện.

Hiệu ứng Ferranti trong Đường Dây Truyền Tải

Một đường dây truyền tải dài có dung kháng và cảm kháng đáng kể dọc theo chiều dài của nó. Hiệu ứng Ferranti xảy ra khi dòng điện do dung kháng của đường dây lớn hơn dòng điện tải tại đầu nhận, đặc biệt là trong điều kiện tải nhẹ hoặc không tải.

Dòng điện nạp tụ gây ra sự giảm điện áp trên cảm kháng của đường dây, đồng pha với điện áp đầu gửi. Sự giảm điện áp này tăng dọc theo đường dây, làm cho điện áp đầu nhận cao hơn điện áp đầu gửi. Điều này được gọi là hiệu ứng Ferranti.

Vì vậy, cả dung kháng và cảm kháng của đường dây đều chịu trách nhiệm cho hiện tượng này, và do đó hiệu ứng Ferranti không đáng kể trong trường hợp đường dây ngắn vì cảm kháng của loại đường dây này gần như bằng không. Trung bình, đối với một đường dây 300 km hoạt động ở tần số 50 Hz, điện áp đầu nhận không tải thường cao hơn 5% so với điện áp đầu gửi.

Bây giờ, để phân tích hiệu ứng Ferranti, hãy xem xét các sơ đồ pha được hiển thị ở trên.

Ở đây, Vr được coi là véc tơ tham chiếu, được biểu diễn bởi OA.

Điều này được biểu diễn bởi véc tơ OC.

Trong trường hợp “đường dây truyền tải dài,” đã quan sát thấy rằng điện trở của đường dây rất nhỏ so với độ phản kháng. Do đó, chúng ta có thể giả sử độ dài của véc tơ Ic R = 0; chúng ta có thể coi sự tăng điện áp chỉ do OA – OC = giảm điện áp phản kháng trong đường dây.

Bây giờ, nếu chúng ta coi c0 và L0 là giá trị của dung kháng và cảm kháng mỗi km của đường dây, trong đó l là chiều dài của đường dây.

Do đó, trong trường hợp đường dây truyền tải dài, dung kháng được phân bố dọc theo chiều dài của nó, dòng điện trung bình chảy qua là,

Từ phương trình trên, rõ ràng thấy rằng sự tăng điện áp tại đầu nhận tỷ lệ thuận với bình phương của chiều dài đường dây, và do đó, trong trường hợp đường dây truyền tải dài, nó tăng theo chiều dài, và thậm chí có thể vượt quá điện áp đầu gửi, dẫn đến hiện tượng gọi là hiệu ứng Ferranti. Nếu bạn muốn được kiểm tra kiến thức về hiệu ứng Ferranti và các chủ đề liên quan, hãy tham khảo các câu hỏi trắc nghiệm của chúng tôi về hệ thống điện.

Rõ ràng, sự tăng điện áp tại đầu nhận tỷ lệ thuận với bình phương của chiều dài đường dây. Trong đường dây truyền tải dài, sự tăng này có thể vượt quá điện áp đầu gửi, dẫn đến hiệu ứng Ferranti. Nếu bạn muốn kiểm tra kiến thức, hãy tham khảo các câu hỏi trắc nghiệm của chúng tôi về hệ thống điện.