Ultima edición el 16 septiembre, 2021 por JORGE CABRERA BERRÍOS
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Razón de la inductancia de la línea de transmisión
Generalmente, la energía eléctrica se transmite a través de la línea de transmisión con corriente alterna de alto voltaje y corriente . La corriente alterna de alto valor mientras fluye a través del conductor establece un flujo magnético de alta resistencia con naturaleza alterna. Este flujo magnético alterno de alto valor hace un enlace con otros conductores adyacentes paralelos al conductor principal. El enlace de flujo en un conductor ocurre interna y externamente. El enlace de flujo interno se debe a la corriente propia y el enlace de flujo externo debido al flujo externo. Ahora el término inductanciaestá estrechamente relacionado con el enlace de flujo, denotado por λ. Suponga que una bobina con N número de vueltas está vinculada por un flujo Φ debido a la corriente I, entonces,
Pero para la línea de transmisión N = 1. Tenemos que calcular solo el valor del flujo Φ y, por lo tanto, podemos obtener la inductancia de la línea de transmisión.
Cálculo de la inductancia de un solo conductor
Cálculo de la inductancia interna debida al flujo magnético interno de un conductor
Suponga que un conductor lleva corriente I a través de su longitud l, x es el radio variable interno del conductor y r es el radio original del conductor . Ahora el área de la sección transversal con respecto al radio x es πx 2 cuadrado – unidad y la corriente I x fluye a través de esta área de la sección transversal. Entonces, el valor de I x se puede expresar en términos de la corriente del conductor original I y el área de la sección transversal πr 2 cuadrado – unidad
Ahora considere un pequeño espesor dx con la longitud de 1 m del conductor, donde H x es la fuerza de magnetización debida a la corriente I x alrededor del área πx 2 .
Y la densidad de flujo magnético B x = μH x , donde μ es la permeabilidad de este conductor. Nuevamente, µ = µ 0 µ r . Si se considera que la permeabilidad relativa de este conductor µ r = 1, entonces µ = µ 0 . Por tanto, aquí B x = μ 0 H x .
dφ para una tira pequeña dx se expresa por
Aquí toda el área de la sección transversal del conductor no encierra el flujo expresado anteriormente. La relación entre el área de la sección transversal dentro del círculo de radio x y la sección transversal total del conductor se puede considerar como una fracción de vuelta que une el flujo . Por lo tanto, el enlace de flujo es
Ahora, el enlace de flujo total para el conductor de 1 m de longitud con radio r está dado por
Por lo tanto, la inductancia interna es
Inductancia externa debida al flujo magnético externo de un conductor
Supongamos que, debido al efecto piel, la corriente del conductor I se concentra cerca de la superficie del conductor. Considere, la distancia y se toma desde el centro del conductor haciendo el radio externo del conductor.
H y es la fuerza de magnetización y B y es la densidad del campo magnético a una distancia y por unidad de longitud del conductor.
Supongamos que el flujo magnético dφ está presente dentro del espesor dy de D 1 a D 2 para 1 m de longitud del conductor según la figura.
Como se supone que la corriente total I fluye en la superficie del conductor, el enlace de flujo dλ es igual a dφ.
Pero tenemos que considerar el enlace de flujo desde la superficie del conductor a cualquier distancia externa, es decir, r a D
Inductancia de la línea de transmisión monofásica de dos cables
Conductor Supongamos A de radio r A lleva una corriente de I A en dirección opuesta a la corriente I B a través del conductor B de radio r B . El conductor A está a una distancia D del conductor B y ambos tienen una longitud l. Están muy próximos entre sí, por lo que el enlace de flujo tiene lugar en ambos conductores debido a sus efectos electromagnéticos.
Consideremos que la magnitud de la corriente en ambos conductores es la misma y, por lo tanto, I A = – I B ,
ahora, enlace de flujo total en el conductor A = enlace de flujo por autocorriente del conductor A + enlace de flujo en el conductor A debido a la corriente en el conductor B.
De manera similar, enlace de flujo en el conductor B = enlace de flujo por autocorriente del conductor B + enlace de flujo en el conductor B debido a la corriente a través del conductor A.
Ahora, si consideramos un punto P en las proximidades del conductor A y B, el enlace de flujo en el punto P sería, enlace de flujo en el punto P para el conductor portador de corriente A + enlace de flujo en el punto P para el conductor portador de corriente B es decir
Ahora, ……… se muestra en la figura siguiente en la figura (a) y (b).
- λ AAP es el enlace de flujo en el punto P para el conductor A debido a la corriente a través del conductor A mismo.
- λ ABP es el enlace de flujo en el punto P para el conductor A debido a la corriente a través del conductor B.
- λ BAP es el enlace de flujo en el punto P para el conductor B debido a la corriente a través del conductor A.
- λ BBP es el enlace de flujo en el punto P para el conductor B debido a la corriente a través del conductor B mismo.
λ ABP y λ BAP tienen un valor negativo porque las direcciones de la corriente son opuestas entre sí.
Si consideramos que ambos conductores tienen el mismo radio, es decir, r A = r B = ry el punto P se desplaza a una distancia infinita, entonces podemos escribir que
si el conductor A se convierte en un conductor agrupado , entonces se calculará su radio medio geométrico (GMR) para n número de conductores por paquete.
Donde, d es la distancia entre el eje central de los conductores dentro del haz.
Inductancia en línea de transmisión trifásica
En la línea de transmisión trifásica , tres conductores son paralelos entre sí. La dirección de la corriente es la misma a través de cada uno de los conductores.
Consideremos conductor A produce flujo magnético φ A ,
Conductor B produce flujo magnético φ B ,
y C produce conductor de flujo magnético φ C .
Cuando llevan la corriente de la misma magnitud «I», están en enlace de flujo entre sí.
Ahora, consideremos un punto P cerca de tres conductores. Entonces, el enlace de flujo en el punto P debido a la corriente a través del conductor A es, el
enlace de flujo en el punto P para el conductor A debido a la corriente a través del conductor A =
Enlace de flujo en el punto P para el conductor A debido a la corriente a través del conductor B =
Enlace de flujo en el punto P para el conductor A debido a la corriente a través del conductor C =
Por lo tanto, enlace de flujo en el punto P para el conductor A,
As, y
en un sistema balanceado, entonces puedo escribir eso
Si los organizamos en forma de matriz, obtenemos
Donde, λ A , λ B , λ C son los enlaces de flujo totales de los conductores A, B y C.
L AA , L BB y L CC son las autoinductancias de los conductores A, B y C.
L AB , L AC , L BC , L BA , L CA , L CB son las inductancias mutuas de entre los conductores A, B y C.
De nuevo sistema balanceado
Y
en sistema balanceado, entonces podemos escribir eso de
manera similar,