پاورپوینت ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس)

بخشی از پاورپوینت

اسلاید 1 :

پارامترهای خطوط انتقال
قسمت سوم- ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس)

اسلاید 2 :

ظرفیت خازنی (کاپاسیتانس)

ابتدا میدان الکتریکی اطراف یک هادی استوانه ای و اختلاف پتانسیل بین دو نقطه در خارج هادی را حساب می کنیم. همچنین ولتاژ بین دو هادی در مجموعه از هادیهای باردار محاسبه می کنیم.
به موجب قانون گاوس، کل شار الکتریکی که از یک سطح بسته خارج می شوند معادل است با کل بارداخل سطح بسته. به عبارت دیگر مولفه نرمال چگالی شار الکتریکی در یک سطح بسته معادل بار داخل سطح است.

اسلاید 3 :

استوانه های هم محوری که هادی را احاطه می کنند، سطوح هم پتانسیل را تشکیل می دهند. اختلاف پتانسیل بین دو استوانه هم محور در فواصل D1 و D2 به صورت زیر است:
V12، ولتاژ P1 نسبت به P2است. اگر q مثبت باشد و D2از D1بیشتر باشد، آنگاه V12 مثبت است.
رابطه زیر برای dc و ac معتبر است. فقط در ac، V12 فازور ولتاژ و q نمایش فازوری بار سینوسی است.

اسلاید 4 :

اختلاف پتانسیل (ولتاژ) بین دو هادی

اختلاف پتانسیل بین دو هادی، در مجموعه ای از هادیها (از 1 تا M): با اعمال رابطه (1) می توان اختلاف پتانسیل بین هادیهای i و k ، ناشی از هادی m بصورت زیر نوشت.
رابطه پایه

اسلاید 5 :

ظرفیت خازنی خط تکفاز

با فرض اینکه، هادی x دارای بار q کولمب بر متر باشد و هادی Y دارای بار –q باشد، به کمک رابطه مبنا خواهیم داشت:

رابطه پایه
اگر خط دوسمیه توسط یک ترانسفورماتور با سر وسط تغذیه شود، آنگاه ولتاژ بین هر هادی و زمین، نصف مقدار فوق است، یعنی:

اسلاید 6 :

مثال: در یک خط تکفاز20 کیلوولت به طول 20 مایل، آرایش هادیها بصورت افقی است که در آن فاصله هادیها از یکدیگر 5ft است. اگر شعاع هر هادی 0.023ft باشد ظرفیت خازنی بین هادیها و توان راکتیو تولیدی آن را در فرکانس 60 هرتز محاسبه کنید.
ظرفیت خازنی خط تکفاز- مثال

اسلاید 7 :

ظرفیت خازنی خط سه فاز
رابطه پایه

اسلاید 8 :

ظرفیت خازنی خط سه فاز: هادیهای رشته ای، فاصله گذاری نامتقارن

اسلاید 9 :

ظرفیت خازنی خطوط سه فاز باندل
درنهایت برای خط جابجا شده خواهیم داشت:

اسلاید 10 :

ظرفیت خازنی خطوط سه فاز
توان راکتیو تولیدی خازن خط:
در خط سه فاز جابجا شده:
توان راکتیو تولیدی
مثال: در یک خط تکفاز20 کیلوولت به طول 20 مایل، آرایش هادیها بصورت افقی است که در آن فاصله هادیها از یکدیگر 5ft است. اگر شعاع هر هادی 0.023ft باشد ظرفیت خازنی بین هادیها و توان راکتیو تولیدی آن را در فرکانس 60 هرتز محاسبه کنید.

اسلاید 11 :

مثال: آرایش هادیها در یک خط انتقال سه فاز 345 کیلوولت، دو باندل، جابجا شده، به طول 200 کیلومتر بصورت شکل مقابل است. قطر هادیها 1.108 اینج است. مطلوب است، حاسبه ظرفیت خازنی فاز به خنثی، ادمیتانس موازی در فرکانس 60 هرتز، جریان شارژکننده خط، توان راکتیو تولیدی خازن خط.
ظرفیت خازنی خطوط سه فاز -مثال

اسلاید 12 :

ظرفیت خازنی خطوط سه فاز دومداره

اسلاید 13 :

تاثیر زمین

تاثیر زمین با استفاده از روش تصویری در نظر گرفته می شود.
یک هادی منفرد با توزیع بار یکنواخت در ارتفاع H از زمین هادی در شکل نشان داده شده است.
مثال: در یک خط تکفاز20 کیلوولت به طول 20 مایل، آرایش هادیها بصورت افقی است که در آن فاصله هادیها از یکدیگر 5ft است. اگر شعاع هر هادی 0.023ft باشد ظرفیت خازنی بین هادیها را محاسبه کنید. ارتفاع هادی از زمین 18ft است

اسلاید 14 :

میدان الکتریکی در سطح هادی و زمین

وقتی شدت میدان الکتریکی در سطح هادی از شدت میدان قابل تحمل هوا بیشتر می شود، تخلیه الکتریکی رخ میدهد. این پدیده، کرونا نام دارد، که موجب تلفات اضافی در خط ، (تلفات کرونا)، تداخل مخابراتی و نویز شنیداری می گردد.

اگرچه تخلیه یا شکست الکتریکی به عوامل متعددی وابسته است، مقدار آن درهوای خشک و یک میدان الکتریکی یکنواخت ، 30 کیلوولت بر سانتی متر است. وجود قطرات آب یا باران ، این مقدار را کاهش می دهد. برای کنترل کرونا، معمولاً خطوط انتقال طوری طراحی می شوند که شدت میدان الکتریکی در سطح هادیها به 20 کیلوولت بر سانتی متر محدود شود.

وقتی ظرفیت خازنی خطوط و ولتاژ هادی معلوم باشند، بارهای هادی را می توان از روابط زیر در خطوط تکفاز و سه فاز محاسبه کرد:

سپس شدت میدان الکتریکی در سطح هادی فاز را با صرف نظر از میدانهای ناشی از بار فازهای دیگر و سیمهای زمین محاسبه کرد.

مقدار متوسط میدان هر هادی در باندل

اسلاید 15 :

حداکثر شدت میدان الکتریکی در سطح یک هادی ناشی از همه بارها، در باندل ، از جمع برداری میدانهای الکتریکی حاصل می شود.

میدان الکتریکی در سطح هادی و زمین

اسلاید 16 :

اگرچه میدان الکتریکی در سطح زمین ، خیلی کمتر از مقدار آن در سطح هادی است، اما همچنان اثرات کوپلینگ خازنی وجود دارد. بارها در تجهیزات زمین نشده، مانند خودروهای نزدیک خط، القا می شوند. اگر شخصی با خودرو و زمین تماس داشته باشد، موجب عبور جریان به زمین خواهدشد. ارتفاع خطوط طوری طراحی می شوند که جریانهای تخلیه از مقادیر معینی کمتر شوند. جدول 4.5 مثالهایی از حداکثر شدت میدان الکتریکی در سطح زمین را نشان می دهد.

میدان الکتریکی در سطح هادی و زمین

اسلاید 17 :

میدان الکتریکی در سطح هادی و زمین
مثال: شدت میدان الکتریکی در خط تکفاز مثال قبل را در سطح هادی و در سطح زمین زیر هادی x بدست آورید.
در سطح هادی
در سطح زمین