İletim Hatlarında Ferranti Etkisi: Nedir?

Ferranti Etkisi Nedir?

Ferranti etkisi, bir uzun iletim hattının alıcı ucunda gönderici uca kıyasla gerilimin arttığı bir olguyu tanımlar. Ferranti etkisi, yük çok küçük veya hiç yük bağlı olmadığında (yani açık devre olduğunda) daha belirgin hale gelir. Ferranti etkisi, bir faktör olarak veya yüzde artışı olarak ifade edilebilir.

Genel uygulamada, tüm elektrik sistemlerinde akım, sistemin içindeki elektrik potansiyel farkını telafi etmek için daha yüksek potansiyele sahip bölgeden daha düşük potansiyele sahip bölgeye doğru akan bilinir. Tüm pratik durumlarda, hat kayıpları nedeniyle gönderici uç gerilimi alıcı uç geriliminden daha yüksek olduğu için, akım kaynağı veya besleme ucundan yüküne doğru akar.

Ancak Sir S.Z. Ferranti, 1890 yılında, orta veya uzun mesafe iletim hatları hakkında şaşırtıcı bir teori öne sürdü. Bu teori, iletim sisteminin hafif yüklü veya yükü olmayan işlemi sırasında, alıcı uç geriliminin genellikle gönderici uç geriliminden daha yüksek olabileceğini ve bu olguya IEE-Business güç sisteminde Ferranti etkisi adını verdiğini önerdi.

İletim Hattında Ferranti Etkisi

Uzun bir iletim hattı, hattın tamamına dağılmış önemli miktarda kapasitans ve endüktans içerdiği düşünülebilir. Ferranti Etkisi, hattın kendi dağıtılmış kapasitansı tarafından çekilen akım, hattın alıcı ucundaki yükle ilişkili akımdan daha büyük olduğunda (hafif veya hiç yük varken) oluşur.

Bu kapasitör şarj akımı, iletim sisteminin endüktöründe fazla gerilim düşmesine neden olur ve bu gerilim düşümü, gönderici uç gerilimleriyle faz uyuşur. Bu gerilim düşümü, hattın yük ucuna doğru ilerledikçe toplanır ve sonucunda alıcı uç gerilimi, uygulanan gerilime göre daha büyük hale gelir, bu da IEE-Business güç sisteminde Ferranti etkisi olarak bilinen olguya yol açar. Aşağıdaki fazör diyagramı ile bunu gösteriyoruz.

Bu nedenle, iletim hattının kapasitans ve endüktör etkileri, bu belirli olgunun oluşmasında eşit derecede sorumludur ve bu nedenle, hattın endüktörünün neredeyse sıfır olduğu kabul edildiği kısa bir iletim hattı için Ferranti etkisi ihmal edilebilir. Genel olarak, 300 Km uzunluğunda ve 50 Hz frekansta çalışan bir hatta, boşta alıcı uç geriliminin, gönderici uç geriliminden %5 daha yüksek olduğu görülmüştür.

Şimdi, Ferranti etkisinin analizi için yukarıda gösterilen fazör diyagramlarını ele alalım.
Burada, Vr, referans fazör olarak kabul edilir ve OA ile temsil edilir.

Bu, OC fazörü ile temsil edilir.

Şimdi, "uzun bir iletim hattı" durumunda, hat direncinin hat reaktansına kıyasla ihmal edilebilir olduğunu pratikte gözlenmiş oldu. Bu nedenle, Ic R = 0 kabul ederek, gerilim yükselmesinin sadece OA – OC = hat reaktif düşümünden kaynaklandığını düşünebiliriz.

Şimdi, c0 ve L0 iletim hattının kilometre başına kapasitans ve endüktans değerleri olsun, burada l hattın uzunluğudur.

Uzun bir iletim hattı durumunda, kapasitans hattın tamamına dağılmış olduğundan, ortalama akım şu şekilde hesaplanır,

Böylece, hat endüktöründen kaynaklanan gerilim yükselmesi şu şekilde verilir,

Yukarıdaki denklemden, alıcı uçtaki gerilim yükselmesinin doğrudan hat uzunluğunun karesine orantılı olduğunu açıkça görebiliriz. Bu nedenle, uzun bir iletim hattı durumunda, gerilim yükselmesi uzunlukla birlikte artmaya devam eder ve bazen uygulanan gönderici uç gerilimini aşabilir, bu da Ferranti etkisi olarak bilinen olguya yol açar. Eğer Ferranti etkisi ve ilgili güç sistem konuları hakkında test yapmak isterseniz, güç sistem MCQ (Çoktan Seçmeli Sorular) bölümüne göz atabilirsiniz.

Açıklama: Orijinali saygıya alın, iyi makaleler paylaşılabilir, ihlal varsa silme isteği ile iletişime geçiniz.