ผล Ferranti ในสายส่งไฟฟ้า: คืออะไร

อะไรคือ Ferranti Effect?

Ferranti effect เป็นปรากฏการณ์ที่อธิบายถึงการเพิ่มขึ้นของแรงดันไฟฟ้าที่เกิดขึ้นที่ปลายรับของสายส่งไฟฟ้าระยะยาวเมื่อเทียบกับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่ง Ferranti effect มักจะพบมากในกรณีที่โหลดน้อยหรือไม่มีโหลดเชื่อมต่อ (กล่าวคือ วงจรเปิด) Ferranti effect สามารถระบุเป็นปัจจัยหรือเปอร์เซ็นต์ของการเพิ่มขึ้นได้

ในทางปฏิบัติทั่วไป เราทราบว่าสำหรับระบบไฟฟ้าทั้งหมด กระแสไฟฟ้าไหลจากพื้นที่ที่มีศักย์ไฟฟ้าสูงกว่าไปยังพื้นที่ที่มีศักย์ไฟฟ้าน้อยกว่า เพื่อชดเชยความแตกต่างของศักย์ไฟฟ้าที่มีอยู่ในระบบ ในกรณีทั่วไป แรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่งจะสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับเนื่องจากความสูญเสียในสายส่ง ดังนั้นกระแสไฟฟ้าจะไหลจากแหล่งกำเนิดหรือปลายส่งไปยังโหลด

แต่ Sir S.Z. Ferranti ในปี 1890 ได้นำเสนอทฤษฎีที่น่าทึ่งเกี่ยวกับสายส่งไฟฟ้าระยะกลางหรือระยะไกล โดยแนะนำว่าในกรณีที่โหลดเบาหรือไม่มีโหลดในการทำงานของระบบส่งไฟฟ้า แรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับมักจะเพิ่มขึ้นเกินกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่ง นำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Ferranti effect ในระบบไฟฟ้า

Ferranti Effect ในสายส่งไฟฟ้า

สายส่งไฟฟ้าระยะยาวสามารถถูกพิจารณาว่ามีความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำกระจายอยู่ตลอดความยาวของสาย Ferranti Effect เกิดขึ้นเมื่อกระแสไฟฟ้าที่ถูกดึงโดยความจุไฟฟ้าที่กระจายอยู่ในสายส่งเองสูงกว่ากระแสไฟฟ้าที่เกี่ยวข้องกับโหลดที่ปลายรับของสาย (ในกรณีที่โหลดเบาหรือไม่มีโหลด)

กระแสไฟฟ้าที่ชาร์จความจุไฟฟ้านี้ทำให้เกิดแรงดันตกคร่อมความเหนี่ยวนำของระบบส่งไฟฟ้าซึ่งอยู่ในเฟสเดียวกับแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่ง แรงดันตกคร่อมนี้เพิ่มขึ้นแบบสะสมเมื่อเราเคลื่อนไปยังปลายโหลดของสาย และทำให้แรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับมีแนวโน้มที่จะใหญ่กว่าแรงดันที่ใช้ นำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Ferranti effect ในระบบไฟฟ้า เราแสดงให้เห็นด้วยแผนภาพเฟสอร์ด้านล่าง

ดังนั้น ทั้งความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำของสายส่งไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในการเกิดปรากฏการณ์นี้ และ Ferranti effect จึงมีน้อยในกรณีของสายส่งไฟฟ้าระยะสั้นเนื่องจากความเหนี่ยวนำของสายส่งเหล่านี้ถูกพิจารณาให้ใกล้เคียงศูนย์ ในทางทั่วไป สำหรับสายส่งไฟฟ้าระยะ 300 กม. ที่ทำงานที่ความถี่ 50 Hz แรงดันไฟฟ้าที่ปลายรับที่ไม่มีโหลดถูกพบว่าสูงกว่าแรงดันไฟฟ้าที่ปลายส่งประมาณ 5%

สำหรับการวิเคราะห์ Ferranti effect ให้เราพิจารณาแผนภาพเฟสอร์ด้านบน
ที่นี่ Vr ถูกพิจารณาเป็นเฟสอร์อ้างอิง แทนด้วย OA

นี่ถูกแทนด้วยเฟสอร์ OC

ในกรณีของ "สายส่งไฟฟ้าระยะยาว" ได้ถูกสังเกตุว่าความต้านทานไฟฟ้าของสายส่งมีขนาดเล็กมากเมื่อเทียบกับความต้านทานแม่เหล็ก ดังนั้นเราสามารถสมมติว่าความยาวของเฟสอร์ Ic R = 0; เราสามารถพิจารณาว่าการเพิ่มขึ้นของแรงดันเป็นผลมาจาก OA – OC = การลดลงของแรงดันปฏิกิริยาในสายส่ง

หากเราพิจารณา c0 และ L0 เป็นค่าของความจุไฟฟ้าและความเหนี่ยวนำต่อกิโลเมตรของสายส่งไฟฟ้า ที่ l คือความยาวของสายส่ง

เนื่องจากในกรณีของสายส่งไฟฟ้าระยะยาว ความจุไฟฟ้ากระจายอยู่ตลอดความยาวของสาย กระแสไฟฟ้าเฉลี่ยที่ไหลผ่านคือ

ดังนั้นการเพิ่มขึ้นของแรงดันเนื่องจากความเหนี่ยวนำของสายส่งคือ

จากสมการข้างต้น จะเห็นได้ว่าการเพิ่มขึ้นของแรงดันที่ปลายรับมีความสัมพันธ์โดยตรงกับกำลังสองของความยาวของสายส่ง และในกรณีของสายส่งไฟฟ้าระยะยาว การเพิ่มขึ้นนี้จะเพิ่มขึ้นตามความยาว และบางครั้งอาจสูงกว่าแรงดันที่ปลายส่ง นำไปสู่ปรากฏการณ์ที่เรียกว่า Ferranti effect หากคุณต้องการทำแบบทดสอบเกี่ยวกับ Ferranti effect และหัวข้อที่เกี่ยวข้องกับระบบไฟฟ้า โปรดตรวจสอบคำถามปรนัยระบบไฟฟ้า (Multiple Choice Questions) ของเรา

คำแถลง: ให้ความเคารพต่อต้นฉบับ บทความที่ดีควรแบ่งปัน หากมีการละเมิดลิขสิทธิ์โปรดติดต่อให้ลบ