Talasna impedansa opterećenja jeste veoma važan parametar kada je u pitanju proučavanje sistema snabdevanja strujom, jer se koristi za predviđanje maksimalne kapaciteta opterećenja transmisionih linija.
Međutim, pre nego što shvatimo SIL, moramo prvo imati ideju o tome šta je talasna impedansa (Zs). Može se definisati na dva načina, jedan jednostavniji, a drugi malo rigorozniji.
Metod 1
Dobro je poznato da duge transmisione linije (> 250 km) imaju raspodeljene indukcije i kapacitete kao svoje inherentno svojstvo. Kada se linija napaja, komponenta kapaciteta unosi reaktivnu snagu u liniju, dok komponenta indukcije apsorbira reaktivnu snagu. Sada, ako izvršimo balans dve reaktivne snage, dolazimo do sledeće jednačine
Kapacitivni VAR = Induktivni VAR
Gde,
V = Fazna naponska razlika
I = Struja u liniji
Xc = Kapacitivna reaktivna otpornost po fazama
XL = Induktivna reaktivna otpornost po fazama
Nakon pojednostavljenja
Gde,
f = Frekvencija sistema
L = Indukcija po jedinici dužine linije
l = Dužina linije
Stoga dobijamo,
Ova veličina, koja ima dimenzije otpornosti, jeste talasna impedansa. Može se smatrati čisto otporno opterećenjem koje, kada se spoji na prihvatni kraj linije, reaktivna snaga generisana kapacitivnom reaktivnom otpornošću potpuno apsorbira induktivnom reaktivnom otpornošću linije.
Nista više ni manje nego karakteristična impedansa (Zc) bezgubitne linije.
Metod 2
Iz rigoroznog rešenja duge transmisione linije dobijamo sledeću jednačinu za napon i struju na bilo kojoj tački linije na rastojanju x od prihvatnog kraja
Gde,
Vx i Ix = Napon i struja u tački x
VR i IR = Napon i struja na prihvatnom kraju
Zc = Karakteristična impedansa
δ = Konstanta propagacije
Z = Serijska impedansa po jedinici dužine po fazi
Y = Poprečna admistancija po jedinici dužine po fazi
Uvrštavajući vrednost δ u gornju jednačinu napona dobijamo
Gde,
Primetimo da trenutni napon sastoji se od dva člana, svaki od kojih je funkcija vremena i rastojanja. Stoga predstavljaju dva talasna fronta. Prvi je pozitivan eksponencijalni deo koji predstavlja talas koji putuje prema prihvatnom kraju i stoga se naziva incidenatni talas. Dok drugi deo sa negativnim eksponencijalom predstavlja reflektovani talas. U bilo kojoj tački duž linije, napon je zbir oba talasa. Istina je i za strujne talase.
Sada, ako se pretpostavi da je impedansa opterećenja (ZL) izabrana tako da ZL = Zc, i znamo
Stoga
i stoga reflektovani talas nestaje. Takva linija se naziva beskonačna linija. Izgleda da izvoru linija nema kraja jer ne prima reflektovani talas.
Stoga, takva impedansa koja pretvara liniju u beskonačnu liniju poznata je kao talasna impedansa. Ima vrednost oko 400 ohma i fazni ugao koji varira od 0 do –15 stepeni za površinske linije, a oko 40 ohma za podzemne kablove.
Termin talasna impedansa se, međutim, koristi u vezi sa talasima na transmisionoj liniji, koji mogu biti uzrokovani munjama ili prekidanjem, kada se gubitci na liniji mogu zanemariti, tako da
Sada kada smo shvatili talasnu impedansu, možemo lako definisati talasnu impedansu opterećenja.
SIL definiše se kao snaga isporučena linijom čisto otpornom opterećenju jednakom vrednosti talasne impedanse te linije. Stoga možemo napisati
Jedinica za SIL je vat ili MW.
Kada je linija završena talasnom impedansom, naponska profilna razlika na prihvatnom kraju je jednaka naponskoj profilnoj razlici na pošiljačkom kraju, i ovaj slučaj se naziva ravna profilna razlika napona. Sledeća slika pokazuje profil napona za različite slučajeve opterećenja.
Trebalo bi napomenuti da je talasna impedansa, i stoga SIL, nezavisna od dužine linije. Vrednost talasne impedanse će biti ista na svim tačkama linije, kao i naponska profilna razlika.
U slučaju kompenzirane linije, vrednost talasne impedanse će biti odgovarajuće modifikovana, kako sledi
Gde, Kse = % serijesne kapacitivne kompenzacije Cse
KCsh = % poprečne kapacitivne kompenzacije Csh
Klsh = % poprečne induktivne kompenzacije Lsh
Jednačina za SIL sada koristi modificiranu Zs.
Izjava: Poštovanje originala, dobre članke vredi deliti, ukoliko postoji kršenje autorskih prava kontaktirati za brisanje.
