Efeito Ferranti

Efeito Ferranti – Definição

O efeito Ferranti é um fenômeno no qual a tensão na extremidade receptora (lado da carga) é maior que a tensão na extremidade transmissora (fonte ou geração) de uma longa linha de transmissão ou cabo durante condições de carga leve ou sem carga.

O aumento na tensão é devido a mais potência reativa sendo gerada pela capacitância de linha nas linhas de energia do que a energia sendo consumida.

O efeito Ferranti foi descoberto pelo engenheiro elétrico britânico Sebastian Ziani de Ferranti em 1887. Ele observou um aumento nas tensões em certos pontos do sistema elétrico de Londres.

Ele observou que os cabos de transmissão de médio a longo porte com carga leve ou sem carga possuem maior tensão de recebimento Vr do que a tensão de envio Vs. não ocorre em linhas de transmissão curtas.

Resumindo, a tensão final de recepção de uma linha de alimentação descarregada sendo maior que a tensão final de envio devido à capacitância da linha é conhecida como efeito Ferranti.

Efeito Ferranti – O que é

O efeito Ferranti é um termo que descreve um fenômeno elétrico que faz com que a tensão suba no final de uma linha de transmissão de corrente alternada (CA).

É provável que isso ocorra quando uma linha de transmissão está muito pouco carregada ou é interrompida devido a uma queda de energia.

O efeito Ferranti recebeu o nome do engenheiro elétrico Sabastian Zianni de Ferranti, que projetou a estação de energia e a rede de distribuição para uma instalação de corrente alternada (CA) na Inglaterra em 1887, logo após a Guerra das Correntes. A Guerra das Correntes foi o debate entre Nikola Tesla, que defendia o uso da distribuição de energia da corrente alternada (CA), e Thomas Edison, que defendia o uso da distribuição de energia em corrente contínua (CC). A nova construção da estação elétrica de Deptford, na Inglaterra, exibiu pela primeira vez o efeito Ferranti em suas linhas de distribuição da corrente alternada (CA) quando inaugurada em 1891.

Observações do efeito Ferranti acontecem com mais frequência ao longo de linhas de transmissão enterradas em contato com a terra, como na estação de energia de Deptford, em vez de ao longo de linhas de transmissão suspensas. O enterramento das linhas de transmissão contribui para o aumento da carga à medida que se aproxima do final de sua linha; e por esta razão reatores de derivação devem ser aplicados a linhas subterrâneas para estabilizar o fluxo de energia.

Como a distribuição desejada é para reduzir a tensão de energia na extremidade receptora das linhas de transmissão versus as tensões brutas de energia na fonte transmissora, o efeito Ferranti deve ser compensado ao longo da linha para não evitar o fornecimento de tensão excessivamente alta para residências ou aparelhos industriais.

O comprimento da linha de transmissão também contribui para o efeito Ferranti. As linhas de transmissão produzem cargas indutivas quando sua carga é leve e, à medida que essas cargas aumentam, os capacitores devem ser conectados ao longo das linhas em intervalos para reduzir a energia. Usando reatores shunt e capacitores em conjunto, e ligando mais capacitores ao longo da linha conforme a necessidade, mantém as tensões mais em fase ou sincronização entre a fonte e as extremidades da linha.

Thomas Edison acreditava que a eletricidade de corrente contínua
era melhor do que a corrente alternada

Nas redes de distribuição de energia da corrente alternada (CA), o fator de potência é um termo que significa potência real versus potência aparente.

Potência real é a potência na linha de transmissão que produz a potência de trabalho para os aparelhos na extremidade receptora. Ao compensar o efeito Ferranti, a potência real precisa ser diferenciada da potência aparente, e a quantidade necessária de redução de potência deve ser aplicada por meio de reatores de derivação para fornecer o efeito contrário ao acúmulo de tensão. Além disso, os engenheiros de linha podem usar a ativação e desativação eletrônica dos capacitores para fazer os ajustes necessários ao monitorar informações sobre sobrecargas do efeito Ferranti.

Efeito Ferranti – Causa

Efeito Ferranti

O efeito Ferranti ocorre principalmente devido à presença de uma enorme corrente de carga devido à capacitância da linha de transmissão. Embora diferentes fatores afetem a corrente na linha de transmissão.

No entanto, o Efeito Ferranti ocorre devido aos três motivos a seguir:

Capacitância da linha de transmissão
Carregue na extremidade receptora
Frequência de Fornecimento

Capacitância da linha de transmissão

Efeito Ferranti

Os condutores na linha de transmissão são colocados em estreita proximidade, especialmente em cabos subterrâneos que desenvolvem capacitância entre eles. De fato, o cabo de transmissão é constituído por muitos capacitores shunt e indutores série igualmente distribuídos ao longo do cabo. A capacitância aumenta com o aumento do comprimento da linha de transmissão.

Os capacitores extraem uma grande quantidade de corrente de carga que flui por todo o comprimento da linha. O capacitor gera energia reativa que flui na direção oposta em direção à fonte.

Os indutores da linha consomem a potência reativa causando uma queda de tensão entre eles. A queda de tensão está em fase com a tensão de envio. Portanto, as tensões se somam e a tensão de recepção é aumentada.

O efeito Ferranti depende do comprimento da linha de transmissão e do tipo de cabo utilizado.

Carga conectada

O efeito Ferranti também depende da carga conectada na extremidade receptora.

A carga pode estar em três condições:

Sem carga
Carga leve
Carga máxima

Sob condição sem carga, há apenas uma corrente de carga e nenhuma corrente de carga fluindo através da linha de transmissão. A corrente de carga é desenhada pelos capacitores shunt na linha.

Ele gera energia reativa que causa uma queda de tensão no indutor que está em fase com a tensão de envio e aumenta a tensão na extremidade receptora.

Quando uma carga leve é conectada, há uma corrente de carga muito baixa em comparação com a corrente de carga que flui pelas linhas. Devido à capacitância da linha, a corrente de carga é líder por natureza.

O capacitor gera potência reativa que flui através dos indutores que é maior que a potência reativa consumida pelos indutores devido à baixa corrente de carga.

A queda de tensão nos indutores está quase em fase com a tensão da fonte e é proporcional à corrente de carga. Como a corrente de carga é maior que a corrente de carga, ocorre o efeito Ferranti.

Em condições de carga total, a corrente de carga é maior que a corrente de carga consumida pelo capacitor (é quase constante). Como uma grande corrente de carga está fluindo através dos indutores em série, a potência reativa consumida pelo indutor é maior que a potência reativa gerada pelo capacitor. Portanto, a potência reativa líquida é negativa e a tensão diminui na extremidade receptora.

Frequência de Fornecimento

Como sabemos, o efeito Ferranti ocorre devido à potência reativa gerada na capacitância shunt das linhas de energia. No entanto, a potência reativa só ocorre se a tensão e a corrente de alimentação tiverem alguma frequência. Como DC tem frequência zero, não há efeito Ferranti.

Podemos dizer que as linhas de transmissão que operam em alta frequência são mais propensas ao efeito Ferranti.

Fonte: Colégio São Francisco/freakengineer.com/www.wisegeek.com/www.electricaltechnology.org/eepower.com