Efecto Ferranti nas liñas de transmisión: Que é?

Que é o Efecto Ferranti?

O efecto Ferranti é un fenómeno que describe o aumento da tensión que ocorre no extremo receptor dunha liña de transmisión longa en relación coa tensión no extremo emisor. O efecto Ferranti é máis prevalente cando a carga é moi pequena ou non hai carga conectada (é dicir, un circuito aberto). O efecto Ferranti pode expresarse como un factor ou como un porcentaxe de aumento.

Na práctica xeral, sabemos que, para todos os sistemas eléctricos, a corrente fluye dende a rexión de maior potencial á de menor potencial, para compensar a diferenza de potencial eléctrico que existe no sistema. En todos os casos prácticos, a tensión no extremo emisor é maior que a do extremo receptor debido ás perdas na liña, polo que a corrente fluye dende a fonte ou o extremo de alimentación ata a carga.

Pero Sir S.Z. Ferranti, no ano 1890, propuxo unha teoría asombrosa sobre as liñas de transmisión de media distancia ou de longa distancia, suxerindo que, no caso de cargas ligeras ou operación sen carga do sistema de transmisión, a tensión no extremo receptor tensión adoita aumentar máis alá da tensión no extremo emisor, levando a un fenómeno coñecido como efecto Ferranti nun sistema de enerxía.

Efecto Ferranti na Liña de Transmisión

Unha liña de transmisión longa pode considerarse que compón unha cantidade considerable de capacidade e inductancia distribuída ao longo de toda a liña. O Efecto Ferranti ocorre cando a corrente consumida pola capacitancia distribuída da liña é maior que a corrente asociada á carga no extremo receptor da liña (durante carga ligeira ou sen carga).

Esta corrente de carga do condensador leva a unha caída de tensión na inductor da liña de transmisión que está en fase coas tensións no extremo emisor. Esta caída de tensión vai aumentando aditivamente a medida que nos movemos cara ao extremo da carga e, en consecuencia, a tensión no extremo receptor tende a ser maior que a tensión aplicada, levando ao fenómeno chamado efecto Ferranti nun sistema de enerxía. Ilustrámolo con a axuda dun diagrama fasorial a continuación.

Así, tanto a capacidade como o efecto inductor da liña de transmisión son igualmente responsables deste fenómeno particular, polo que o efecto Ferranti é negligible no caso dunha liña de transmisión curta, xa que o inductor dunha liña así é prácticamente considerado como proximo a cero. Xeralmente, para unha liña de 300 Km que opera a unha frecuencia de 50 Hz, a tensión no extremo receptor sen carga foi atopada a ser un 5% maior que a tensión no extremo emisor.

Agora, para a análise do efecto Ferranti, consideremos os diagramas fasoriais mostrados arriba.
Aquí, Vr é considerado o fasor de referencia, representado por OA.

Isto está representado polo fasor OC.

Agora, no caso dunha "liña de transmisión longa", observouse prácticamente que a resistencia eléctrica da liña é negligiblemente pequena en comparación coa reactividade da liña. Polo tanto, podemos supor que a lonxitude do fasor Ic R = 0; podemos considerar que o aumento da tensión é só debido a OA – OC = caída reactiva na liña.

Agora, se consideramos c0 e L0 son os valores de capacitancia e inductancia por km da liña de transmisión, onde l é a lonxitude da liña.

Dado que, no caso dunha liña de transmisión longa, a capacitancia está distribuída ao longo da súa lonxitude, a corrente media que circula é,

Así, o aumento de tensión debido ao inductor da liña está dado por,

A partir da ecuación anterior, é absolutamente evidente que o aumento de tensión no extremo receptor é directamente proporcional ao cadrado da lonxitude da liña, e, polo tanto, no caso dunha liña de transmisión longa, continua aumentando coa lonxitude, e incluso supera a tensión aplicada no extremo emisor en ocasións, levando ao fenómeno chamado efecto Ferranti. Se desexas ser preguntado sobre o efecto Ferranti e temas relacionados cos sistemas de enerxía, consulta as nosas preguntas de opción múltiple de sistemas de enerxía (MCQ).

Declaración: Respetar el original, artículos buenos merecen ser compartidos, si hay infracción por favor contactar para eliminar.