フェランチ効果は 電圧 無負荷または低負荷の状態で動作しているときの送電線の受信端の増加。 これにより、受信端の電圧値が送信ポイントよりも高くなります。
この現象は、電気技師のセバスチャン・フェランティによって発見されました。 1887年に、彼は最初にロンドンの電力システムの特定のポイントでの電圧の増加に気づきました。
この影響は、ラインのインダクタンスと静電容量の間の相互作用によって引き起こされます。
電力線が無負荷または低負荷状態で動作している場合、受信側の電圧が入力電圧よりも高くなる可能性があります。この電圧が電源の定格値を超えると、危険な状況が発生し、ストレスが発生する可能性があります。ケーブルにそして コンポーネント.
下の図に示されている古典的なTスキームは、送電線でフェランチ効果がどのように発生するかを説明するのに役立ちます。 ここでは、ラインの抵抗動作は無視できると仮定します。
T伝送線路のスキーム。
どこ：
- Lはラインの縦インダクタンス[H / km]
- lは線の長さ[km]
- Cはラインの横方向静電容量です[F / km]
- Viはラインの入力の電圧です
- Iiはラインの入力の電流です
- Voはラインの出力の電圧です
次の式は、ラインが「無負荷」状態（開回路）にあることを前提としており、キルヒホッフの原理を上記の回路に適用します。
回路モデルから、無負荷状態のため、出力電圧が静電容量の電圧であることが明らかです。 ラインの横方向の静電容量がフェランチ効果に重要な役割を果たしていることがわかります。
上記の式から、出力電圧Voが入力電圧Viよりも高いことがわかります。特に、出力電圧を参照してそれらの差を計算すると、次のようになります。
したがって、電圧差が次の値に比例することは明らかです。
- 電力システムの周波数の2乗（実際= XNUMXf）
- ラインインダクタンスと静電容量の積
- 線の長さのXNUMX乗
これらの観察結果から、言及する価値のあるいくつかの結論が導き出されます。
より高い周波数で動作する電力システムの送電線は、フェランチ効果の影響を受ける可能性が高くなります。 たとえば、同じ電圧で異なる周波数で動作するXNUMXつの同一の電線を考えると、受信側での望ましくない危険な電圧上昇を回避するために、より高い周波数で動作する方を短くする必要があります。
ケーブルラインの場合、ケーブルのサービスインダクタンスの一般的な値は、架空線のインダクタンスの約0.5〜0.7倍であるため、フェランチ効果がより顕著になります。 ただし、静電容量の値は約20〜60倍高くなります。 したがって、ケーブルラインの場合、ラインのインダクタンスと静電容量の積は約10〜30倍高くなる可能性があります。
線の長さは非常に重要です。 ただし、行の長さが/ 4に近づくと、長さはさらに重要になります。 無負荷状態での送電線の方程式の三角関数表記を考慮すると、次のことを実証できます。
したがって、0l / 4の場合（0Hzで1500l50kmの場合）は02l // 2であるため、分母の項は1から0の間です。線の長さが/ 4に近づくと、線の受信端の電圧は無限に。
上記のように、フェランチ効果の主な理由は、ラインの静電容量とインダクタンスの間の相互作用です。
全体として、フェランチ効果はよく知られており、故障や危険な状況を引き起こす可能性のある予期しない電圧上昇を回避するために、配電システムの設計で考慮する必要があります。
フェランチ効果を回避するには、送電線の最大長を制限する必要があります。 そのため、一般的な送電線は600 Hzで700〜50 km（または500 Hzで600〜60 km）を超えません。
この現象を最小限に抑えるためにラインの長さを短くすることにより、ライン自体の固有の建設的特性により、ラインのインダクタンスと静電容量が共振状態を作り出す可能性があります。 フェランチ効果を回避するための一般的な解決策は、追加のリアクトル（基本的にはインダクタンス）を取り付けることです。 これにより、ラインの横方向の静電容量が補償され、この現象が大幅に減少します。
これらの問題の現実は、上記の説明よりもはるかに複雑になる可能性があります。 無負荷状態のラインの「理想的な」ケースを想定するのではなく、起こりうる損失について考える必要があります。