Efekt Ferranti na přenosových čárách: Co to je?

Co je Ferrantiho efekt?

Ferrantiho efekt je fenomén popisující zvýšení napětí na přijímacím konci dlouhé přenosové linky v porovnání s napětím na odesílacím konci. Ferrantiho efekt je častější, když je zátěž velmi malá nebo není připojená žádná zátěž (tj. otevřený obvod). Ferrantiho efekt lze vyjádřit jako faktor nebo procentuální zvýšení.

V běžné praxi víme, že ve všech elektrických systémech proud proudí od oblasti vyššího potenciálu k oblasti nižšího potenciálu, aby kompenzoval elektrický potenciální rozdíl existující v systému. V praktických případech je napětí na odesílacím konci vyšší než napětí na přijímacím konci kvůli ztrátám v lince, takže proud teče ze zdroje nebo dodavatele k zátěži.

Ale Sir S.Z. Ferranti v roce 1890 představil úžasnou teorii o středně dlouhých přenosových liniích nebo přenosových liniích na velké vzdálenosti, která naznačovala, že v případě lehké zátěže nebo provozu bez zátěže přenosového systému se napětí na přijímacím konci často zvyšuje nad napětí na odesílacím konci, což vede k jevu známému jako Ferrantiho efekt v elektrickém systému.

Ferrantiho efekt v přenosové lince

Dlouhou přenosovou linku lze považovat za složeninu s významnou množství kapacitance a indukčnosti distribuované po celé délce linky. Ferrantiho efekt nastává, když proud způsobený distribuovanou kapacitancí samotné linky je větší než proud spojený s zátěží na přijímacím konci linky (během lehké nebo žádné zátěže).

Tento proud nabíjení kondenzátoru vedl k poklesu napětí v indukčnosti přenosového systému, který je ve fázi s napětím na odesílacím konci. Tento pokles napětí se postupně zvyšuje, jak se pohybujeme směrem k zátěži, a následně se napětí na přijímacím konci zvyšuje nad aplikované napětí, což vede k jevu známému jako Ferrantiho efekt v elektrickém systému. To ilustrujeme pomocí fázového diagramu níže.

Tedy jak kapacitní, tak indukční efekt přenosové linky jsou stejně odpovědné za tento specifický jev, a proto je Ferrantiho efekt zanedbatelný v případě krátké přenosové linky, protože indukčnost takové linky je prakticky považována za blízkou nule. Obecně pro 300 km linku provozovanou na frekvenci 50 Hz bylo zjištěno, že napětí na přijímacím konci bez zátěže je o 5 % vyšší než napětí na odesílacím konci.

Nyní pro analýzu Ferrantiho efektu vezměme v úvahu fázové diagramy ukázané výše.
Zde je Vr považován za referenční fázor, reprezentovaný OA.

To je reprezentováno fázorem OC.

Nyní v případě „dlouhé přenosové linky“ bylo prakticky zjištěno, že elektrický odpor linky je v porovnání s reaktancí linky zanedbatelně malý. Proto můžeme předpokládat, že délka fázoru Ic R = 0; můžeme uvažovat, že zvýšení napětí je pouze díky OA – OC = reaktivnímu poklesu v lince.

Nyní, pokud uvažujeme c0 a L0 jsou hodnoty kapacitance a indukčnosti na kilometr přenosové linky, kde l je délka linky.

Protože v případě dlouhé přenosové linky je kapacitance distribuována po její délce, průměrný proud, který proudí, je,

Tedy zvýšení napětí způsobené indukčností linky je dáno vztahem,

Z výše uvedené rovnice je zcela jasné, že zvýšení napětí na přijímacím konci je přímo úměrné druhé mocnině délky linky, a proto v případě dlouhé přenosové linky toto zvýšení stále roste s délkou a někdy dokonce překračuje aplikované napětí na odesílacím konci, což vede k jevu známému jako Ferrantiho efekt. Pokud byste chtěli být testováni na Ferrantiho efektu a souvisejících tématech elektrických systémů, podívejte se na naše MCQ (Multiple Choice Questions) elektrických systémů.

Prohlášení: Respektujte původ, dobaře psané články jsou hodné zdieľania, ak dojde k porušeniu autorských práv, kontaktujte nás pro odstránenie.