Vooluvaikur või Peterseni katt

Voolu tõkestava spiraali definitsioon

Voolu tõkestav spiraal, mida tuntakse ka kui Peterseni spiraal, on induktiivne spiraal, mis kasutatakse maapinna võrgustikutes maaviku korral kapatsitivse laetusevoolu kompenseerimiseks.

Eesmärk ja funktsioon

Spiraal vähendab maaviku korral suurt kapatsitivset laetusevoolu vastandinduktiivse vooluga.

Tööpõhimõte

Spiraalist põhjustatud induktiivne vool tühistab kapatsitivse voolu, takistades plasmisündmuste tekke vooluteel.

Kapatsiivne vool maapinna süsteemides

Maapinna juhtmetes on pidev kapatsiivne vool, mis tekib juhtmeelega ja maaga eraldava dielektrilise eralduse tõttu.

Induktiivsuse arvutamine

Näidatakse kolmefase tasakaalustatud süsteemi pingete skeemi – näitus 1.

Maapinna kõrgepinge- ja keskpingejuhtmetes on igas faasis kapatsiivsus juhtmeelega ja maaga, mis põhjustab pidevat kapatsiivset voolu. See vool eelneb fasi pingele 90 kraadi, nagu näidatakse näitusel – 2.

Kui maavikk tekib kollasest fasist, siis kollase fase pingeväärtus maaga suhtes muutub nulliks. Süsteemi neutraalpunkt liigub kollase fase vektori otsale. Seetõttu tõuseb terve fasi (punane ja sinine) pinge &sqrt;3 korda algsest väärtusest.

Looduslikult muutub vastav kapatsiivne vool igas terve fasises (punane ja sinine) &sqrt;3 korda algsest, nagu näidatakse järgmisel näitusel – 4.

Nende kahe kapatsiivse voolu vektorsumma on nüüd 3I, kus I on tasakaalustatud süsteemi fasi kohta määratud kapatsiivne vool. See tähendab, et normaalsel tasakaalustatud seisundil on IR = IY = IB = I.

See on näidatud järgmisel näitusel – 5,

See lõplik vool jookseb siis vooluteel maasse, nagu allpool näidatakse.

Kui ühendame sobiva induktiivsusega (tavaliselt raudese tuumas) inductor selle süsteemi tähtsa punkti või neutraalpunkti ning maaga, muutub olukord täielikult. Viga korral läbib induktori vool on täpselt võrdne ja vastandfaasis kapatsiivse vooluga vooluteel. Induktiivne vool jälgib samuti vigast vooluteed. Kapatsiivne ja induktiivne vool tühistavad teineteist vooluteel, seega ei tekita kapatsiivne toime maapinna juhtmete kaudu mingit lõplikku voolu. Ideaalne olukord on näidatud järgmisel näitusel.

Selle konseptsiooni rakendas esimest korda W. Petersen 1917. aastal, seetõttu nimetatakse induktorit Peterseni spiraaliks.

Maapinna juhtmetes on vooluvigade kapatsiivne komponent kõrge. Kui maavikk tekib, siis vooluteel kapatsiivse voolu suurus saab kolm korda suurem kui terviklike faside maaga suhtes kapatsiivne vool. See põhjustab pingevoolu nullide viivitamist pingede nullide suhtes süsteemis. Suure kapatsiivse voolu tõttu maavigul võib tekida mitmesugused uuesti sündmised vigukohtadel, mis võivad põhjustada ebatähtsat ülepinget süsteemis.

Peterseni spiraali induktiivsust valitakse või reguleeritakse selliseks, et see põhjustaks induktiivse voolu, mis täpselt kompenseeriks kapatsiivse voolu.

Arvutame Peterseni spiraali induktiivsuse kolmefase maapinna süsteemi jaoks. Olgu igas fasises süsteemi juhtme ja maaga vaheline kapatsiivsus C farad. Siis iga fasi kapatsiivne lekkevool või laetusevool oleks

Seega, kapatsiivne vool vooluteel ühefase maaviku korral on

Pärast viga on tähtspunktis fasi pinge, kuna nullpunkt on liikunud vigakohta. Seega on induktorile avalduv pinge Vph. Seega, induktori läbipaistev vool on

Nüüd, et tühistada kapatsiivne vool väärtusega 3I, peab IL olema sama suurus, kuid elektriliselt 180 kraadi erinevalt. Seega,

Kui süsteemi disain või konfiguratsioon muutub, näiteks pikkus, ristlõige, paksus või eralduse kvaliteet, tuleb spiraali induktiivsust kohandada. Seetõttu on Peterseni spiraalidel sageli tap-vahetussüsteem.