Efecte Ferranti en les línies d'enviament: Què és?

Què és l'efecte Ferranti?

L'efecte Ferranti és un fenòmen que descriu l'augment de tensió que ocorre a la part receptora d'una línia de transmissió llarga en relació a la tensió a la part emissor. L'efecte Ferranti és més prevalent quan la càrrega és molt petita o no hi ha cap càrrega connectada (és a dir, un circuit obert). L'efecte Ferranti es pot expressar com un factor o com un percentatge d'augment.

En la pràctica general, sabem que, en tots els sistemes elèctrics, el corrent flueix des de la regió de major potencial cap a la regió de menor potencial per compensar la diferència de potencial elèctric que existeix al sistema. En tots els casos pràctics, la tensió a la part emissor és més alta que la tensió a la part receptora degut a les pèrdues de línia, i per tant el corrent flueix des de la font o la part d'aportació cap a la càrrega.

Però el Sr. S.Z. Ferranti, l'any 1890, va proposar una teoria sorprenent sobre les línies de transmissió mitjanes o de llarga distància, suggerint que en cas de càrregues lleugeres o operació sense càrrega del sistema de transmissió, la tensió a la part receptora sovint augmenta més enllà de la tensió a la part emissor, donant lloc a un fenòmen conegut com l'efecte Ferranti en un sistema elèctric.

Efecte Ferranti en la Línia de Transmissió

Una línia de transmissió llarga es pot considerar que té una quantitat considerable de capacitance i inductance distribuïda a tota la longitud de la línia. L'efecte Ferranti ocorre quan el corrent consumit per la capacitance distribuïda de la línia mateixa és més gran que el corrent associat a la càrrega a la part receptora de la línia (durant càrregues lleugeres o sense càrrega).

Aquest corrent de càrrega del condensador provoca un descens de tensió a través de l'inductor de la línia de transmissió, que està en fase amb les tensions a la part emissor. Aquest descens de tensió continua augmentant additivament a mesura que ens movem cap a la part receptora de la línia, i, en conseqüència, la tensió a la part receptora tendeix a ser més gran que la tensió aplicada, donant lloc al fenòmen conegut com l'efecte Ferranti en un sistema elèctric. Ho il·lustrem amb l'ajuda d'un diagrama fasorial a continuació.

Així, tant la capacitance com l'inductance de la línia de transmissió són igualment responsables d'aquest fenòmen, i per tant l'efecte Ferranti és negligible en el cas d'una línia de transmissió curta ja que l'inductor d'aquesta línia es considera pràcticament proper a zero. En general, per a una línia de 300 km que opera a una freqüència de 50 Hz, s'ha trobat que la tensió a la part receptora sense càrrega és un 5% més alta que la tensió a la part emissor.

Ara, per a l'anàlisi de l'efecte Ferranti, considerem els diagrames fasorials mostrats a continuació.
Aquí, Vr es considera el fasor de referència, representat per OA.

Això està representat pel fasor OC.

Ara, en el cas d'una "línia de transmissió llarga", s'ha observat pràcticament que la resistència elèctrica de la línia és negligible comparada amb la reactivitat de la línia. Per tant, podem assumir que la longitud del fasor Ic R = 0; podem considerar que l'augment de tensió és només degut a OA – OC = descens reactiv de la línia.

Ara, si considerem c0 i L0 són els valors de capacitance i inductance per km de la línia de transmissió, on l és la longitud de la línia.

Com que, en el cas d'una línia de transmissió llarga, la capacitance està distribuïda a tota la seva longitud, el corrent mitjà que flueix és,

Així, l'augment de tensió degut a l'inductor de la línia es dóna per,

De l'equació anterior, és absolutament evident que l'augment de tensió a la part receptora és directament proporcional al quadrat de la longitud de la línia, i per tant, en el cas d'una línia de transmissió llarga, segueix augmentant amb la longitud, i fins i tot supera la tensió aplicada a la part emissor, donant lloc al fenòmen conegut com l'efecte Ferranti. Si vols ser interrogat sobre l'efecte Ferranti i temes relacionats amb els sistemes elèctrics, consulta els nostres MCQ de sistemes elèctrics (Preguntes de múltiple elecció).

Declaració: Respecta l'original, els bons articles mereixen ser compartits, si hi ha infracció contacta per eliminar.