סליל דיכוי קשת או סליל פטרסן

יש תמיד זרם טעינה משמעותי שזורם מהמגנוט לאדמה ברשת חשמל תחתית מתח גבוה ומתח בינוני. זה בגלל ההבדל הדיאלקטרי בין האדמה למגנוט בכבלים תחת אדמה. במהלך כשל באדמה באחת מהפאזות, במערכת של שלוש פאזה כזו, הזרם הטעינה של המערכת מתכפל לשלושה פעמים מהזרם המוכתך לכל פאזה. זרם טעינה גדול יותר זה חוזר ועובר דרך נקודת הכשל והופך לקשת שם. כדי להפחית את הזרם הקפצייטיבי הגדול במהלך כשל באדמה, מחברים סליל אינדוקטיבי מאפסת הכוכב לאדמה. הזרם שנוצר בסליל במהלך הכשל הוא הפוך לזרם הטעינה של הכבל באותו רגע, כך שהוא מאפס את זרם הטעינה של המערכת במהלך. הסליל בעל אינדוקטיביות מתאימה מכונה סליל דיכוי קשת או סליל פטרסן.

המתחים של מערכת מאוזנת של שלוש פאזה מוצגים בתמונה 1.

ברשת כבלים תחתית של מתח גבוה ומתח בינוני, יש תמיד קפיציות בין מגנוט לאדמה בכל פאזה. בשל כך, יש תמיד זרם קפצייטיבי מהפאזה לאדמה. בכל פאזה, הזרם הקפצייטיבי מוביל את המתח המקביל לו ב-900 כפי שמוצג בתמונה 2.

עכשיו, נניח שיש כשל באדמה בפאזה הצהובה של המערכת. באופן אידיאלי, המתח של פאזה הצהובה, כלומר המתח בין פאזה צהובה לאדמה, נהיה אפס. לכן, נקודת האפס של המערכת מזוזה לקצה וקטור הפאזה הצהובה, כפי שמוצג בתמונה 3 שלהלן. כתוצאה מכך, המתח בפאזות בריאות (אדום וכחול) נהיה &sqrt;3 פעמים מהמקור.

באופן טבעי, הזרם הקפצייטיבי המתאים בכל פאזה בריאה (אדום וכחול) נהיה &sqrt;3 מהמקור, כפי שמוצג בתמונה 4 שלהלן.

סכום הווקטורים, שהוא התוצאה של שני הזרמים הקפצייטיביים הללו עכשיו יהיה 3I, כאשר I הוא הזרם הקפצייטיבי המוכתך לכל פאזה במערכת מאוזנת. זה אומר, במצב מאוזן בריא של המערכת, IR = IY =
IB = I.

זה מוצג בתמונה 5 שלהלן,

זרם תוצאה זה זורם דרך מסלול הכשל לאדמה כפי שמוצג להלן.

עכשיו, אם נחבר סליל אינדוקטיבי בעל ערך אינדוקטיביות מתאים (בדרך כלל משתמשים באינדקטור עם גוף ברזל) בין נקודת הכוכב או נקודת האפס של המערכת לאדמה, הסצנה תשתנה לחלוטין. במצב כשל, הזרם דרך הסליל יהיה שווה ומפוזר במגמה ובפאזה של הזרם הקפצייטיבי דרך מסלול הכשל. הזרם האינדוקטיבי גם עוקב אחר מסלול הכשל של המערכת. הזרמים הקפצייטיבי והאינדוקטיבי מבטלים אחד את השני במסלול הכשל, ולכן לא יהיה זרם תוצאה כלשהו במסלול הכשל הנוצר עקב פעולה קפצייטיבית של כבל תחת אדמה. המצב האידיאלי מוצג בתמונה שלהלן.

הרעיון הזה נבנה לראשונה על ידי W. פטרסן בשנת 1917, ולכן הסליל האינדוקטיבי משמש לתכלית זו, שנקרא סליל פטרסן.
הרכיב הקפצייטיבי של זרם הכשל גבוה במערכת כבלים תחתית. כאשר מתרחש כשל באדמה, הגודל של זרם הקפציה הזה דרך מסלול הכשל נהיה שלוש פעמים יותר מהזרם הקפצייטיבי המוכתך של פאזה בריאה. זה גורם לשינוי משמעותי בשיעור החציון של הזרם רחוק משיעור החציון של המתח במערכת. בשל הימצאות זרם קפציה גבוה זה במסלול הכשל, יהיו סדרה של הרתמות מחדש במקום הכשל. זה עשוי להוביל ליתר מתח בלתי רצוי במערכת.
האינדוקטיביות של סליל פטרסן נבחרת או מתואמת לערכו שגורם לזרם אינדוקטיבי שיכול להתבטל בדיוק עם הזרם הקפצייטיבי.
בואו נחשב את האינדוקטיביות של סליל פטרסן עבור מערכת תחתית של שלוש פאזה.

לשם כך, נתבונן בקפיציות בין מגנוט לאדמה בכל פאזה של מערכת, היא C פאראד. אז הזרם הקפצייטיבי השטחי או הטעינה בכל פאזה יהיה

אז, הזרם הקפצייטיבי דרך מסלול הכשל במהלך כשל חד-פאזה לאדמה הוא

אחרי הכשל, נקודת הכוכב תכיל מתח פאזה כיוון שהנקודת האפס מזוזה לנקודת הכשל. לכן, המתח המופיע על הסליל הוא Vph. לכן, הזרם האינדוקטיבי דרך הסליל הוא

עכשיו, לביטול זרם קפציה בגודל 3I, IL חייב להיות באותו גודל אך 180o חשמלית בנפרד. לכן,

כאשר, עיצוב או תכנון (באורך ו/או חתך ו/או עובי ואיכות בבודד) של המערכת משתנים, האינדוקטיביות של הסליל צריכה להתאים בהתאם. מסיבה זו, לעיתים סליל פטרסן מצויד בהתקנה לשינוי טאפים.

הצהרה: לכבד את המקור, מאמרים טובים ראוים לחלוקה, במקרה של הפרת זכויות יוצרים אנא צור קשר לנמחק.