Induttori In Serie Alle Linee Ad Alta Tensione

[ig.farne]

Salve a tutti,

Vorrei parlare di un argomento che penso sia insolito per questo forum, ma che può ugualmente interessare i tecnici elettrotecnici ed elettronici.

Premetto che la notizia la lessi su una rivista di elettronica inglese anni fa e da allora non sono più riuscito a ritrovare la rivista e quindi l'articolo, ma vogliate credermi che la notizia è vera. L'articolo diceva pressappoco questo:

"Negli anni appena successivi alla rivoluzione russa (intorno al 1920) venne per la prima volta elettrificata una zona della russia asiatica. I tecnici russi, completato l'elettrodotto ad alta tensione (in corrente alternata), il giorno dell'attivazione, nella centrale elettrica di partenza chiusero gli interruttori e... niente, la corrente non partiva dall'elettrodotto. Venne controllato tutto l'elettrodotto, lungo oltre mille chilometri e tutto sembrava a posto. Allora si rivolsero all'università di Mosca e lì un professore contattò in Italia alcuni tecnici italiani, che dopo un'analisi del problema indicarono la soluzione ai russi: occorreva installare in serie ai fili dell'alta tensione dei grossi induttori, di cui diedero le caratteristiche elettriche e meccaniche. I russi seguirono le indicazioni avute e la corrente circolò nell'elettrodotto."

Ciò che vorrei sapere da qualche tecnico o ingegnere che frequenta questo forum:

- qual'è il fenomeno che impediva la circolazione di corrente prima di inserire gli induttori?

- qual'è la relazione che lega l'induttanza dei suddetti induttori alle caratteristiche della linea di trasmissione, in particolare la sua lunghezza?

Vi ringrazio anticipatamente delle risposte. Ignazio

Modificato: 24 gennaio 2007 da ig.farne

[ing.bennyp]

Credo che il fenomeno da te citato attenga all’effetto Ferranti.

Non so qual è il tuo livello di conoscenza dell’elettrotecnica, pertanto, mi perdonerai se, affronterò l’argomento ricorrendo a qualche semplificazione.

Diamo subito qualche informazione di base.

Una linea elettrica è caratterizzata da quattro parametri:

- una resistenza RL;

- una induttanza XL;

- una capacità C;

- una conduttanza di dispersione G

I primi due parametri sono detti longitudinali, gli ultimi due trasversali.

Una linea ha quindi:

1) una resistenza RL, che deriva da una proprietà intrinseca dei materiali conduttori.

2) una reattanza XL che deriva dal fatto che i conduttori costituiscono una spira chiusa, che abbraccia il flusso non nullo dovuto alla corrente di carico;

3) una suscettanza di capacità B, dovuta al fatto che i conduttori (tra cui anche il terreno, essendo a potenziale diverso, ed essendo separati da un mezzo dielettrico costituiscono un condensatore;

4) una conduttanza di dispersione G, dovuta alle dispersioni, di regola piccolissime, tra i conduttori, causate dal fatto che la resistenza di isolamento tra i conduttori non è infinita.

Questi parametri sono uniformemente distribuiti lungo tutta la linea e vengono solitamente riferiti all’unità di lunghezza, pertanto si parla di resistenza chilometrica, reattanza chilometrica, suscettanza chilometrica e conduttanza chilometrica.

I due parametri longitudinali danno luogo a quella che è nota come impedenza di linea e fanno sì che quando i conduttori sono percorsi dalla corrente di carico si dia luogo ad una caduta di tensione.

I due parametri trasversali, invece, nel loro complesso costituiscono l'ammettenza della linea e, quando la linea è in tensione, essendo derivate tra i conduttori, producono una variazione di corrente tra un punto e l'altro della linea.

I quattro parametri sono presenti, sia pure in misura assai diversa, per ogni linea elettrica.

Orbene, considerando una linea sotto carico, nel caso in cui il carico è ohmico induttivo (fi>0; senfi>0) la variazione di tensione tra la partenza e l'arrivo è positiva, ossia si dà luogo ad una cdt, ossia la tensione all'arrivo è minore della tensione in partenza.

Nel caso, viceversa, di carico ohmico-capacitivo (fi<0; senfi<0) la variazione di tensione è ancora positiva fino a che il termine RL Icosfi è maggiore di XL Isenfi.

Si annulla quando RL Icosfi = - XL Isenfi

Diventa negativa quando il valore assoluto di -XL Isenfi è maggiore del valore assoluto di RL Icosfi.

In quest'ultimo caso, il segno meno sta a indicare che la tensione in arrivo è maggiore di quella in partenza.

Tale fenomeno è noto come effetto Ferranti, dal suo scopritore.

In generale, si può dire che la massima variazione di tensione si ha quando l'angolo caratteristico del carico fi è uguale a quello fi0 della linea, essendo in tale caso il vettore ZL I allineato con il vettore tensione all'arrivo.

Pertanto lo scopo dei grossi induttori da inserire in serie alla linea serviva appunto per variare i parametri di linea.

Chiedo anche l'aiuto dell'amico bellcar per ulteriori precisazioni o semplificazioni del mio ragionamento.

Spiegare questo fenomeno è difficile senza gli ausili che normalmente utilizzo: carta, penna, lavagna, gesso, etc…..

Ciao, Benny

Modificato: 25 gennaio 2007 da ing.bennyp

[bellcar]

La domanda sembra semplice ma in realta' tira in ballo una delle parti piu' difficili della elettrotecnica, quella delle linee molto lunghe.

La trattazione di tali linee richiede conoscenze matematiche molto elevate e non penso sia il caso di parlarne in un forum (anche perche' non le ricordo bene )

Quello che ha anticipato Benny in maniera semplificata e' corretto, per una trattazione un po' piu' spinta bisogna passare alle linee di trasmissione e risolvere una serie di equazioni caratteristiche alle derivate parziali note come "equazioni dei telegrafisti" in quanto un problema simile si ha anche nelle linee telegrafiche lunghe.

Semplificando il fenomeno si puo' dire che in una linea "lunga" si hanno due onde di tensione una diretta dalla sorgente all' arrivo (onda diretta di tensione) e una che si propaga in senso opposto (onda riflessa) quando la linea non e' di lunghezza infinita oppure non e' chiusa su di una impedenza uguale alla propia impedenza caratteristica ( che e' funzione dei parametri citati da Benny).

Queste due onde si sommano vettorialmente e puo' capitare che alla distanza x dalla sorgente la somma sia zero ( in altri termini si potrebbe definire che in quel punto la linea risuona) se la distanza x e' quella pari all' arrivo linea la risultante e' che "non ho tensione all' arrivo" .

Per ovviare a cio' devo cambiare il valore della impedenza caratteristica della linea , ovvero cambiare R o L o G o C, R e' data dalla resistenza dei conduttori, per cambiarla dovrei sostituire i conduttori ( non conviene), G e' data genericamente dalle perdite sugli isolatori e a parte che nei calcoli non e' particolarmente influente non conviene cambiare tutti gli isolatori ,potrei cambiare L o C, variare la capacita' potrebbe portare a rendere il sistema linea e generatori instabile per cui la soluzione piu' semplice e' inserire delle induttanze in serie in modo da variare la L.

Per inciso lo stesso metodo si usava (ma quanto sono vecchio per ricordarmi cose del genere) in telefonia e telegrafia , l' operazione si chiamava Pupinizzazione dall' inventore Pupin e consisteva appunto nel inserire delle induttanze in serie alle linee.

Per il calcolo di tali induttanze occorre conoscere i valori esatti della linea e appunto divertirsi con sistemi di equazioni alle derivate parziali.

saluti bellcar

[adross]

Il problema si è presentato anche per le lunghissime linee delle centrali idroelettriche in Brasile e Amazzonia dove è pesante anche l'influsso della folta vegetazione

riferito alla capacità verso terra del sistema. Un elettrodotto multicavo di notevole lunghezza e sezione è anche una enorme capacità da caricare all'atto della messa in tensione. E' un ricordo di qualcosa letto molto tempo fà, spero di non aver detto una cavolata.

[Claudio Monti]

Complimenti ragazzi, interventi del genere fanno bene al forum

Avete spiegato con parole semplici un tema molto complicato e avete dato spunto a chi interessato di poter approfondire.

Grazie

[a9967]

Gran bel post ragazzi, prima o poi intervengo anch'io!

Bellcar

Per il calcolo di tali induttanze occorre conoscere i valori esatti della linea e appunto divertirsi con sistemi di equazioni alle derivate parziali.

Non necessariamente, infatti si puo' ricorrere alla trasformata di Laplace e ritrovarsi a giocare, in sostanza, con seni e coseni iperbolici!

(giusto per stuzzicare un altro po' la fantasia di chi vuole approfondire)

Ciao, ale

[aleghost]

Premetto che la notizia la lessi su una rivista di elettronica inglese anni fa e da allora non sono più riuscito a ritrovare la rivista e quindi l'articolo, ma vogliate credermi che la notizia è vera

Per completezza: la linea, in corrente alternata, è la transiberiana, lunga circa 1200 Km. L'ingegnere italiano è proprio Ferranti.

il giorno dell'attivazione, nella centrale elettrica di partenza chiusero gli interruttori e... niente, la corrente non partiva dall'elettrodotto

In realtà avvenne proprio il contrario: quando fu alimentata la linea, funzionante a vuoto e quindi aperta, saltarono tutti i trafo. Furono misurate correnti quasi di corto. Perchè? a 50Hz la lunghezza d'onda è circa 6000Km (poichè la velocità di propagazione delle onde, pari a 1/radsqLC, è circa pari alla velocità della luce) (lo studio condotto deve considerare una line a paremetri distributiti e non concentrati), quindi 1200Km sono circa 1/4 della lunghezza d'onda.

Una linea lunga 6000 Km si comporta come un circuito aperto anche ad interruttori chiusi, infatti, come dice bellcar:

Queste due onde si sommano vettorialmente e puo' capitare che alla distanza x dalla sorgente la somma sia zero ( in altri termini si potrebbe definire che in quel punto la linea risuona) se la distanza x e' quella pari all' arrivo linea la risultante e' che "non ho tensione all' arrivo"

Se pensiamo all'onda sinusoidale diretta di tensione a 50Hz questa passa per lo zero a 3000 e 6000 Km ed è massima a 1500 e 4500Km. Da qui il corto. Ferranti altro non ha fatto che modificare pesantemente la velocità di propagazione dell'onda giocando sul parametro L della linea e così facendo ha diminuito la lunghezza d'onda della linea ad arte.

[aleghost]

Non necessariamente, infatti si puo' ricorrere alla trasformata di Laplace e ritrovarsi a giocare, in sostanza, con seni e coseni iperbolici!

(giusto per stuzzicare un altro po' la fantasia di chi vuole approfondire)

non so se puoi con la trasformata di Laplace che, riporto:

La trasformata di Laplace è una funzione lineare che permette di passare dallo studio di una variabile temporale (reale) allo studio di una variabile complessa, e viceversa.

in quanto, nell'equazione generale della propagazione (dei telegrafisti), la corrente e la tensione sono funzioni della lunghezza d'onda e del tempo u=f(lambda,t), i=f(lambda,t)

Modificato: 30 gennaio 2007 da aleghost

[ing.bennyp]

In realtà avvenne proprio il contrario: quando fu alimentata la linea, funzionante a vuoto e quindi aperta, saltarono tutti i trafo. Furono misurate correnti quasi di corto.

Infatti, è proprio così! Figurati se i russi avrebbero mai chiamato gli ingegneri italiani se non si fosse verificato un simile sconquasso.....

Ciao, Benny

[aleghost]

Infatti, è proprio così! Figurati se i russi avrebbero mai chiamato gli ingegneri italiani se non si fosse verificato un simile sconquasso

anche perchè i russi avevano una delle migliori scuole al mondo di elettrotecnica.

[ing.bennyp]

anche perchè i russi avevano una delle migliori scuole al mondo di elettrotecnica

Già, ma con la richiesta di consulenza, che da parte dei russi fu un vero e proprio atto di umiltà, e a seguito della brillante soluzione trovata dall'ing. Ferranti, la nostra scuola di elettrotecnica si potè definire "la migliore tra le migliori".

Ciao, Benny

[ig.farne]

Avevo scritto:"...il giorno dell'attivazione, nella centrale elettrica di partenza chiusero gli interruttori e... niente, la corrente non partiva dall'elettrodotto...".

E' vero quello che avete scritto nei vostri messaggi: alla chiusura degli interruttori nella centrale di partenza "saltarono in aria" i trasformatori perchè la corrente di uscita era di corto circuito. Solo che questa corrente non arrivò mai alla centrale di arrivo... Ma avrei bisogno di un'altra risposta collegata in qualche modo con la velocità della corrente nell'elettrodotto e cioè:

DOPO QUANTO TEMPO DALL'ISTANTE DI CHIUSURA DEGLI INTERRUTTORI I TRASFORMATORI DELLA CENTRALE DI PARTENZA SONO "SALTATI IN ARIA" ???

Grazie a tutti delle risposte. Ignazio

[aleghost]

Ti conviene, data l'estrema rigorosità dell'argomento, consultare il Noverino Faletti, Trasmissione e distribuzione dell'energia elettrica, VolII, dove trovi la trattazione della propagazione della tensione e corrente sulle linee.

Comunque l'onda di tensione ci mette circa 0,005 secondi per percorrere 1500Km 8circa perchè dipende anche dalle costanti fondamentali della linea, dalla frequenza, ecc...)

[emanuele.croci]

e a seguito della brillante soluzione trovata dall'ing. Ferranti, la nostra scuola di elettrotecnica si potè definire "la migliore tra le migliori". rolleyes.gif

Ciao, Benny

Ciao Benny,

vista la mia ignoranza in merito ho dato un'occhiata su Wikipedia per sapere chi era questo Ferranti...

Ma lì risulta che fosse inglese (cioè nato in Inghilterra e di nazionalità inglese)

E' un omonimo?

O se no che c'entra la nostra scuola...?

Ciao, Emanuele

[bellcar]

Sebastiano Zani de Ferranti

Liverpool 9.4.1864 - Zurigo 13.1.1930

Ingegnere, di origine italiana, costruttore di macchine rotanti e di forni ad induzione, scoprì l'"effetto Ferranti" secondo il quale lungo una linea elettrica collegata ad un generatore a vuoto, si manifesta un aumento della tensione lungo la linea, crescente con la distanza dal generatore. ( dal sito Enel)

Effettivamente non e' Italiano se non di origine e oltre scoprire l' effetto che porta il suo nome realizzo una industria elettrica ed elettronica durata oltre un secolo e sempre all' avanguardia ( molto nota nel settore trasmissioni radio).

P.s. per ig.farne, non ti fidi delle nostre risposte e chiedi le stesse cose su elettroportal ?

saluti bellcar

[ig.farne]

Bellcar, se guardi le date dei messaggi puoi vedere che non sono le stesse nei due Forum, PLC e **********. Per lo stesso argomento invio messaggi su più forum, anche di lingua inglese e tedesca. Non è una questione di mancanza di fiducia ma di utilizzazione di una delle tecniche della comunicazione. L'ho appreso da mia figlia che fa la giornalista. Con tale tecnica si diffondono su una vasta area di utenti le informazioni, i quesiti, le idee, le soluzioni ed ad avvantaggiarsene non è solo chi fa una domanda per primo, ma tutta la platea dei lettori che frequentano il o i Forum. Stimo molto i frequentatori del Forum PLC, talché un moderatore di tale Forum, Elvezio Franco, mi aiutò a risolvere un problema sullo stadio di deflessione orizzontale del mio TV. Televisore che poi , dopo qualche mese, rottamai per un altro motivo tecnico (che ho descritto in un forum statunitense): la piastra a circuito stampato nei punti sottoposti a forte calore per molte ore di seguito, non brucia, ma si carbonizza e la "piazzola" carbonizzata diventa conduttrice!!! Poi da un'altro messaggio avuto dallo stesso Forum U.S.A. ho anche scoperto che la pasta salda di alcuni produttori non è affatto isolante ma conduce leggermente, talché se la saldatura riguarda le piste conduttrici su cui ci sono tensioni impulsive di qualche migliaio di volt, si formano microscariche tra quelle piste e quelle adiacenti, causa la pasta salda. Come vedi è utile parlare con tutti ed a 360 gradi. E ciò è, ripeto, utile a tutti. L'ideale sarebbe allargare la platea dei frequentatori di un forum, unificando tutti i Forum in un unico Forum universale. Ciao. Ignazio

[ing.bennyp]

Ciao Benny,

vista la mia ignoranza in merito.... lì risulta che fosse inglese

In base anche alla precisazione di Carlo, l'ignorante, in questo caso, sono io, ho fatto 2+2 e mi sono convinto che fosse italiano ....apetta, corro dietro la lavagna, prima che mi ci rimandi Francesco .....cavolo, ma era appena uscito

P.s. per ig.farne, non ti fidi delle nostre risposte e chiedi le stesse cose su elettroportal ?

Diavolo di un Bellcar, non ti sfugge nulla.....scommetto ignori solo la teoria del POE....

Ciao, Benny

PS1...Ops, ho postato l'intervento dopo la precisazione di ignazio, ma non sono fuoritempo per argomento...

L'ideale sarebbe allargare la platea dei frequentatori di un forum, unificando tutti i Forum in un unico Forum universale.

PS2. Per Gabriele, nel caso venga accolta la richiesta di ignazio, desidererei essere avvisato per tempo, vorrei avere la possibilità di esercitare il mio diritto di cancellazione prima di trovarmi tra gli utenti di un forum (quello tra ******, indicato erroneamente da bellcar senza la C), in cui non ho scelto di partecipare. Grazie

Modificato: 12 febbraio 2007 da ing.bennyp

[Livio Orsini]

L'ideale sarebbe allargare la platea dei frequentatori di un forum, unificando tutti i Forum in un unico Forum universale.

Fu così che nacque la leggenda della torre di Babele...

[bellcar]

caro ig.farne, dalla faccina della mia risposta si capiva ,spero, che stavo ridendo, ma per puntualizzare, sull' altro forum hai posto la domanda in data successiva alla risposta gia' fornita da ing.bennyp, si potrebbe appunto malignare che non ti fidavi, inoltre se non aggiungevo la battuta di spirito non mi sembra che tu avessi "connesso" i due forum, in questo non hai parlato delle risposte che ti hanno dato sul elec...... e viceversa.

Se hai letto alcuni dei miei interventi spero tu abbia visto che se conosco l' argomento cerco di rispondere anche a chi ha fretta, a chi fa la stessa domanda gia' vista 100 volte, ma forse a qualcun altro puo' non piacere vederti chiedere una risposta anche ad altri dopo che gia' una ti e' stata data.

P.s. a questo punto gioco anch' io, le risposte sul tempo impiegato dalla prima semionda ecc. (l' altro post)che ti hanno dato in entrambi i forum contengono una leggera imprecisione , quale sara'?.

Saluti "transitorii" da bellcar

[ing.bennyp]

le risposte sul tempo impiegato dalla prima semionda ecc. (l' altro post)che ti hanno dato in entrambi i forum contengono una leggera imprecisione , quale sara'?.

Inizialmente l'altro forum, poi uno dei nostri ha, purtroppo, pareggiato l'errore, corretto in zona cesarini, in totale 2-1 per noi.

guarda qui

Ciao, Benny

Modificato: 13 febbraio 2007 da ing.bennyp

[a9967]

a9967

Gran bel post ragazzi, prima o poi intervengo anch'io!

eccomi qua, ho scritto quattro righe così per spiegare cosa intendevo io...se vi va di leggerle!

ciao, ale

[rogge]

ho un file interessante per lo studio di una lunga linea di trasmissione, però pesa 152k e no riesco allegarlo

[ig.farne]

rogge Inviato il 9/03/2007, 11:22

ho un file interessante per lo studio di una lunga linea di trasmissione, però pesa 152k e no riesco allegarlo

Rogge, se me lo mandi come allegato al mio indirizzo: *[at]*.org , te ne sarò grato. Ciao. Ignazio

****************Nota del Moderatore ************************

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Luca Bettinelli

[Saintvenant]

L'Italia ha sfornato uno dei migliori ingegneri elettrotecnici:Galileo-Ferraris

[Alberto Carotti]

Ad ALEGHOST

Non ricordavo il particolare della lunghezza d'onda che a 50 Hz è di 6000 chilometri.Volevo sapere se alla stessa frequenza le onde possono essere più corte

Ciao grazie