ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

Σχετικά έγγραφα
ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 6

Συστημάτα Ηλεκτρικής Ενέργειας Ι

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 6: Εναλλασσόμενα Ρεύματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι Ενότητα 5

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 6

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 2: Αγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 14: Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες, Ολοκλήρωση Ρητών Συναρτήσεων Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 3

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 2

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

Μηχανολογικό Σχέδιο Ι

1 η Διάλεξη. Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 8

Ενδεικτικές λύσεις ασκήσεων διαχείρισης έργου υπό συνθήκες αβεβαιότητας

Λογιστική Κόστους Ενότητα 12: Λογισμός Κόστους (2)

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 12: Κριτήρια Σύγκλισης Σειρών. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ Ι. Ενότητα 8: Ενισχυτές με διπολικά τρανζίστορ. Χατζόπουλος Αλκιβιάδης Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχ.

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 7

Τίτλος Μαθήματος: Εργαστήριο Φυσικής Ι

Διεθνείς Οικονομικές Σχέσεις και Ανάπτυξη

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 1

Διοικητική Λογιστική

Δυναμική και Έλεγχος E-L Ηλεκτρομηχανικών Συστημάτων

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους

Εισαγωγή στους Η/Υ. Ενότητα 2β: Αντίστροφο Πρόβλημα. Δημήτρης Σαραβάνος, Καθηγητής Πολυτεχνική Σχολή Τμήμα Μηχανολόγων & Αεροναυπηγών Μηχανικών

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

Θερμοδυναμική. Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα. Πίνακες Νερού σε κατάσταση Κορεσμού. Γεώργιος Κ. Χατζηκωνσταντής Επίκουρος Καθηγητής

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 5: Παράγωγος Πεπλεγμένης Συνάρτησης, Κατασκευή Διαφορικής Εξίσωσης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Λογιστική Κόστους Ενότητα 8: Κοστολογική διάρθρωση Κύρια / Βοηθητικά Κέντρα Κόστους.

Μάρκετινγκ Αγροτικών Προϊόντων

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΙIΙ Ενότητα 2

Στατιστική. 6 ο Μάθημα: Διαστήματα Εμπιστοσύνης και Έλεγχοι Υποθέσεων. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 6: Εναλλασσόμενα Ρεύματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Ηλεκτρομαγνητισμός - Οπτική - Σύγχρονη Φυσική Ενότητα: Στοιχεία Ηλεκτρικών Κυκλωμάτων

Μαθηματικά Διοικητικών & Οικονομικών Επιστημών

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 1

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 15: Ολοκληρώματα Με Ρητές Και Τριγωνομετρικές Συναρτήσεις Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Φυσική ΙΙΙ. Ενότητα 4: Ηλεκτρικά Κυκλώματα. Γεώργιος Βούλγαρης Σχολή Θετικών Επιστημών Τμήμα Φυσικής

Ηλεκτροτεχνία ΙΙ. Ενότητα 2: Ηλεκτρικά κυκλώματα συνεχούς ρεύματος. Δημήτρης Στημονιάρης, Δημήτρης Τσιαμήτρος Τμήμα Ηλεκτρολογίας

Λογισμός 3. Ενότητα 19: Θεώρημα Πεπλεγμένων (γενική μορφή) Μιχ. Γ. Μαριάς Τμήμα Μαθηματικών ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑ ΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ IΙ Ενότητα 4

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Ηλεκτροτεχνία Ηλ. Μηχανές & Εγκαταστάσεις πλοίου (Θ)

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙΙ

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Γ. Ολοκληρωτικός Λογισμός

Κλασική Ηλεκτροδυναμική

Εισαγωγή στην Διοίκηση Επιχειρήσεων

Εκκλησιαστικό Δίκαιο. Ενότητα 10η: Ιερά Σύνοδος της Ιεραρχίας και Διαρκής Ιερά Σύνοδος Κυριάκος Κυριαζόπουλος Τμήμα Νομικής Α.Π.Θ.

Εφηρμοσμένη Θερμοδυναμική

ΣΤΑΘΜΟΙ ΠΑΡΑΓΩΓΗΣ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Οικονομική Γεωργικών Εκμεταλλεύσεων

Εισαγωγή στους Αλγορίθμους Ενότητα 10η Άσκηση Αλγόριθμος Dijkstra

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 3: Έλεγχοι στατιστικών υποθέσεων

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 1: Καταχώρηση δεδομένων

Μικροκύματα. Ενότητα 4: Προσαρμογή. Σταύρος Κουλουρίδης Πολυτεχνική Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Τεχνολογίας Υπολογιστών

ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙIΙ

Στατιστική. 5 ο Μάθημα: Βασικές Έννοιες Εκτιμητικής. Γεώργιος Μενεξές Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

ΗΛΕΚΤΡΟΤΕΧΝΙΑ-ΗΛΕΚΤΡΟΝΙΚΗ ΕΡΓΑΣΤΗΡΙΟ

ΜΕΤΑΔΟΣΗ ΘΕΡΜΟΤΗΤΑΣ. Ενότητα 1: Εισαγωγή. Χατζηαθανασίου Βασίλειος Καδή Στυλιανή Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Ηλεκτρικές Μηχανές ΙI. Ενότητα 9: Ισοδύναμο κύκλωμα και τύποι Τσιαμήτρος Δημήτριος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών Τ.Ε

ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΚΡΗΤΗΣ

ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ. Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 6: Ακρότατα Συνάρτησης. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Τίτλος Μαθήματος: Μαθηματική Ανάλυση Ενότητα Β. Διαφορικός Λογισμός

Αγροτικός Τουρισμός. Ενότητα 9 η : Εκπαιδευτικές τεχνικές στον τουρισμό. Όλγα Ιακωβίδου Τμήμα Γεωπονίας ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ

Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο ΤΕΙ Αθήνας. Βιοστατιστική (Ε) Ενότητα 2: Περιγραφική στατιστική

Γενικά Μαθηματικά Ι. Ενότητα 13: Ακτίνα Σύγκλισης, Αριθμητική Ολοκλήρωση, Ολοκλήρωση Κατά Παράγοντες. Λουκάς Βλάχος Τμήμα Φυσικής

Βέλτιστος Έλεγχος Συστημάτων

Transcript:

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ ΣΥΣΤΗΜΑΤΑ ΗΛΕΚΤΡΙΚΗΣ ΕΝΕΡΓΕΙΑΣ ΙΙ Ενότητα 5: Η Ομοιογενής Γραμμή Μεταφοράς Λαμπρίδης Δημήτρης Ανδρέου Γεώργιος Τμήμα Ηλεκτρολόγων Μηχανικών και Μηχανικών Η/Υ

Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Η Ομοιογενής Γραμμή Μεταφοράς

Περιεχόμενα ενότητας 1. Διαφορική εξίσωση της ομοιογενούς γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας 2. Φυσικές ερμηνείες των λύσεων 3. Χρονικές συναρτήσεις ρευμάτων και τάσεων 5

Ομοιογενής Γραμμή Μεταφοράς (1/3) Θεωρούμε καταρχήν μια γραμμή μεταφοράς, δυο παράλληλων αγωγών, όπου η μεταφορά της ισχύος γίνεται κατά μήκος της γραμμής και όχι εγκάρσια. Για να ισχύει αυτό, θα πρέπει η απόσταση μεταξύ των αγωγών (d) να είναι πολύ μικρότερη από το μήκος κύματος των τάσεων/ρευμάτων στη συγκεκριμένη συχνότητα (λ) Στις εναέριες ΓΜ το μήκος κύματος λ στα 50 Hz είναι : v 30000 km s 6000 km f 50 1 s Οι αποστάσεις d μεταξύ αγωγών βρίσκονται στην περιοχή 0,6 15 m, οπότε d << λ, και άρα μπορούμε να θεωρήσουμε μόνο διαμήκη μεταφορά ισχύος. 6

Ομοιογενής Γραμμή Μεταφοράς (2/3) Για να μπορέσουμε να θεωρήσουμε την παραπάνω ΓΜ ομοιογενή γραμμή μεταφοράς, θα πρέπει: Τα διανεμημένα στοιχεία της ΓΜ, R, L, C, G ανά μονάδα μήκους να μπορούν να θεωρηθούν σταθερά. Επίσης, η ανάλυσή μας θα γίνει για τη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας, οπότε θεωρούμε ότι: Η πηγή v s (t) έχει ημιτονοειδή τάση της μορφής V s sin(ωt), με V s = ct και ω = ct. Τέλος, θεωρούμε ένα τριφασικό ΣΗΕ, ισοζυγισμένο στις τρεις φάσεις του, οπότε η αρχική ΓΜ δύο παράλληλων αγωγών αντιστοιχεί στο ισοδύναμο μονοφασικό κύκλωμα του ορθού συστήματος. 7

Ομοιογενής Γραμμή Μεταφοράς (3/3) Τμήμα στοιχειώδους μήκους dx μακριάς ομοιογενούς ΓΜ ηλεκτρικής ενέργειας. S I S I(x+dx) Z dx I(x) R I R V S V(x + dx) Y dx V(x) V R Z R x = x + dx x dx x x = 0 8

Διαφορική εξίσωση μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (1/2) Για την κατάστρωση και επίλυση των διαφορικών εξισώσεων, που θα μας δώσουν τελικά τις τάσεις και τα ρεύματα σε κάθε σημείο της ΓΜ, θα λάβουμε υπόψη τα εξής: Οριακές συνθήκες: Στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας θεωρούμε ότι υπάρχει δεδομένος καταναλωτής στο άκρο παραλαβής της ισχύος R, δηλαδή με γνωστά V και I. R R Ορισμοί μεγεθών: Z R jl Y G jc διαμήκης σύνθετη αντίσταση ανά μονάδα μήκους. εγκάρσια σύνθετη αγωγιμότητα ανά μονάδα μήκους. 9

Διαφορική εξίσωση μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (2/2) Για τις αλλαγές στην τάση dv και το ρεύμα di μεταξύ αρχής x και τέλους x+dx στο στοιχειώδες μήκος της ΓΜ, ισχύουν τα εξής: dv I x dx Z dx I x Z dx dv Z I x dx di di V xydx YV x dx Παραγωγίζοντας τις σχέσεις αυτές ως προς x, προκύπτουν οι διαφορικές εξισώσεις της μακριάς ομοιογενούς γραμμής μεταφοράς στη μόνιμη κατάσταση λειτουργίας: 2 dv dx 2 2 di dx 2 ZY V ZY I Διαφορική εξίσωση τάσης. Διαφορική εξίσωση ρεύματος. 10

Λύσεις δ.ε. μακριάς ομοιογενούς ΓΜ Η χαρακτηριστική εξίσωση των δ.ε. τάσης ρεύματος είναι η: 2 Z Y Z Y όπου: ZY j σταθερή μετάδοσης. σταθερή απόσβεσης. σταθερή αλλαγής φάσης. 11

Λύσεις δ.ε. μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (1/3) Η γενική λύση της δ.ε. τάσης είναι η: x 1 2 V x Ae A e Οι σταθερές A1 και A2 υπολογίζονται από τις οριακές συνθήκες του προβλήματος. Από τη σχέση: dv ZI x dx προκύπτει και η γενική λύση της δ.ε. ρεύματος: x I A e x A e Z 1 2 x 0 x όπου Z 0 Z Y η κυματική αντίσταση της ΓΜ. 12

Λύσεις δ.ε. μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (2/3) Εφαρμόζοντας τις οριακές συνθήκες στις γενικές λύσεις των δ.ε.: μπορούμε να υπολογίσουμε τις σταθερές 1 και, οπότε τελικά και τις λύσεις των δ.ε. τάσεων και ρευμάτων της μακριάς ομοιογενούς ΓΜ: x 0: V 0 V και I 0 I R A A2 R cosh R sinh 0 V x x V x Z I 0 sinh x I x VR cosh x I Z R R για το τυχόν σημείο x της γραμμής. 13

Λύσεις δ.ε. μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (3/3) Για x = l, δηλαδή για το άκρο αποστολής S ισχύουν οι σχέσεις: sinh 0 l cosh V cosh l V l Z I S R R sinh I V l I S R R Z0 από τις οποίες προκύπτουν για το άκρο παραλαβής R οι σχέσεις: sinh 0 l cosh V cosh l V l Z I R S S sinh I V l I R S S Z0 14

Φυσικές ερμηνείες των λύσεων A) Ανάλυση της σταθερής μετάδοσης : ZY j α: σταθερή απόσβεσης [neper / km]. β: σταθερή αλλαγής φάσης [rad / km]. 1 neper =1 Np 8,68589 db 15

Γωνίες απωλειών ε, δ μιας μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (1/2) jωl Ζ jωc Y ε δ 0 R 0 G R L 1 tan G C 1 tan 16

Γωνίες απωλειών ε, δ μιας μακριάς ομοιογενούς ΓΜ (2/2) Μπορούμε λοιπόν να γράψουμε τη διαμήκη σύνθετη αντίσταση ανά μονάδα μήκους Z με τη βοήθεια των γωνιών απωλειών ως εξής: j 2 Z R jl Ze R Zcos L 2 Z sin 2 Αντίστοιχα μπορούμε να γράψουμε την εγκάρσια σύνθετη αγωγιμότητα ανά μονάδα μήκους Y ως εξής: G j 2 Y G jc Ye Ycos 2 C Ysin 2 17

Έκφραση της σταθερής διάδοσης με τη βοήθεια των γωνιών απωλειών (1/2) Μπορούμε να εκφράσουμε τη σταθερή διάδοσης με τη βοήθεια των γωνιών απωλειών δ και ε ως εξής: ZY R jl G jc ' 2 j 2 2 RG LC j LG RC ZY e j sin 2 cos 2 LC j coscos 18

Έκφραση της σταθερής διάδοσης με τη βοήθεια των γωνιών απωλειών (2/2) Προκύπτουν λοιπόν: σταθερή απόσβεσης: LC sin 2 coscos σταθερή αλλαγής φάσης: LC cos 2 coscos και tan 2 19

Ανάλυση της κυματικής αντίστασης Ζ 0 Μπορούμε να αναλύσουμε και την κυματική αντίσταση με τη βοήθεια των γωνιών απωλειών δ, ε, όπου θα προκύψει: Z Lcos j 2 Z0 e Z0e Y Ccos j όπου Z 0 L cos και C cos 2 Συνήθως, στις ΓΜ είναι δ < ε και ζ < 0. 20

Φυσική ερμηνεία της κυματικής αντίστασης Z 0 Z V x Y I x Είναι ο σταθερός λόγος V I σε κάθε σημείο κατά μήκος ημιάπειρης ΓΜ. Τυπικές τιμές που παίρνει: 250 Ω 350 Ω σε εναέριες ΓΜ, 30 Ω 50 Ω σε υπόγεια καλώδια. 21

Ειδικές περιπτώσεις ΓΜ (1/3) ΓΜ με μηδενικές απώλειες (ε = δ = 0): RG0 0 LC Z Z 0 0 L C 22

Ειδικές περιπτώσεις ΓΜ (2/3) ΓΜ ΥΤ (> 60 kv) με μικρές απώλειες (ε, δ πολύ μικρές): Αν L R R 10 0,1 tan R L L Και αν C G G 10 0,1 tan G C C 23

Ειδικές περιπτώσεις ΓΜ (3/3) ΓΜ ΥΤ (> 60 kv) με μικρές απώλειες (ε, δ πολύ μικρές): Τότε 1 2 R Z 0 GZ 0 LC και Z 0 L C 24

Παράδειγμα (1/4) Έστω μια ιδεατή ΓΜ που αποτελείται από δύο παράλληλους κυλινδρικούς αγωγούς χωρίς απώλειες (R, G 0): r D r 25

Παράδειγμα (2/4) Η ΓΜ έχει διανεμημένα στοιχεία L, C που δίνονται από τις σχέσεις: 0 r D L ln r LC 0 r 0 0r r C D ln r όπου: 7 0 410 Ηm 12 0 8,854 10 F m 3 0 03,33 10 sec m 3 0 01,048 10 rad km 0,06 km για συχνότητα 50Hz 26

Παράδειγμα (3/4) Για συχνότητα 50 Hz θα είναι λοιπόν: σταθ. αλλαγής φάσης: LC 0,06 km r r ταχύτητα διάδοσης: v 1 1 LC r r 8 3 10 m sec μήκος κύματος: 2 v 6000 km f r r 27

Παράδειγμα (4/4) Άρα λοιπόν: Σε εναέριες ΓΜ (μ r = ε r = 1) με μηδενικές απώλειες είναι λ = 6000 km και v = 300 m/μs. Σε καλώδια (μ r = 1, ε r = 2,5 4) με μηδενικές απώλειες είναι λ = 3800 3000 km και v = 150 190 m/μs. 28

Χαρακτηριστικές τιμές τυπικών καλωδίων διανομής και εναέριων ΓΜ στην Ελλάδα (1/2) α/α Περιγραφή U N 1 2 3 4 5 Καλώδιο ισχύος τριπολικό A2XSEY 3x240+25 (διατομή αγωγού γείωσης 25 mm 2 ) Καλώδιο ισχύος τριπολικό NAEKBA 3x240 (δεν χρησιμοποιείται σε νέα δίκτυα) Ενάερια ΓΜ ελαφρού τύπου μονού κυκλώματος με ένα αγωγό ανά φάση (E/150) Ενάερια ΓΜ βαρέως τύπου μονού κυκλώματος με ένα αγωγό ανά φάση (B/150) Ενάερια ΓΜ υπερβαρέως τύπου διπλού κυκλώματος με δυο αγωγούς ανά φάση (2Β Β /400) Αριθμός και διατομή αγωγών ανά φάση I max [kv] [mm 2 ] [A/ph] 20 1x240 410 20 1x240 310 150 1x170 530 150 1x322 770 400 2x483 2x2020 29

Χαρακτηριστικές τιμές τυπικών καλωδίων διανομής και εναέριων ΓΜ στην Ελλάδα (2/2) 30

Χωρο-χρονικές συναρτήσεις ρευμάτων και τάσεων (1/4) Τα μιγαδικά στρεφόμενα διανύσματα μετατρέπονται σε χρονικές συναρτήσεις αν τα πολλαπλασιάσουμε με τον τελεστή e jωt και θεωρήσουμε το πραγματικό μέρος του αποτελέσματος: e jt jt Re V x e v( x, t) jt Re I x e i( x, t) 31

Χωρο-χρονικές συναρτήσεις ρευμάτων και τάσεων (2/4) Θέτοντας: A A e v e ja 1 1 1 ja 1 1 A A e v e Z ja 2 2 2 j 0 Z0e ja 2 2 προκύπτουν οι χωρο-χρονικές συναρτήσεις για την τάση και το ρεύμα:, x x cos cos v x t v e a t x v e a t x 1 1 2 2 v v i x t e a t x e a t x Z 1 x, cos 2 x cos 1 2 0 Z0 32

Χωρο-χρονικές συναρτήσεις ρευμάτων και τάσεων (3/4), x x cos cos v x t v e a t x v e a t x 1 1 2 2 Διερεύνηση του όρου αυτού δείχνει ότι αν εξισώσουμε τις φάσεις για δύο διαφορετικές χρονικές στιγμές t 2 > t 1, τότε θα είναι : οπότε: a t x a t x ct 2 1 1 2 2 2 t2 t1 x2 x1 0 x2 x1 x 33

Χωρο-χρονικές συναρτήσεις ρευμάτων και τάσεων (4/4) x Η συνάρτηση e cos a παριστάνει κύμα που οδεύει προς 2 t x τα αυξανόμενα x με ταχύτητα: και παρουσιάζει απόσβεση της μέγιστης τιμής του κατά. dx c dt e x x Όμοια, η συνάρτηση e cos a παριστάνει κύμα που οδεύει 1 t x προς τα ελαττούμενα x με ταχύτητα: c dx dt e x και παρουσιάζει απόσβεση της μέγιστης τιμής του κατά. 34

Σημείωμα Αναφοράς Copyright, Λαμπρίδης Δημήτρης, Ανδρέου Γεώργιος. «, Η Ομοιογενής Γραμμή Μεταφοράς». Έκδοση: 1.0. Θεσσαλονίκη 2015 Διαθέσιμο από τη δικτυακή διεύθυνση: http://opencourses.auth.gr/eclass_courses. 35

Σημείωμα Αδειοδότησης Το παρόν υλικό διατίθεται με τους όρους της άδειας χρήσης Creative Commons Αναφορά - Μη Εμπορική Χρήση - Όχι Παράγωγα Έργα 4.0 [1] ή μεταγενέστερη, Διεθνής Έκδοση. Εξαιρούνται τα αυτοτελή έργα τρίτων π.χ. φωτογραφίες, διαγράμματα κ.λ.π., τα οποία εμπεριέχονται σε αυτό και τα οποία αναφέρονται μαζί με τους όρους χρήσης τους στο «Σημείωμα Χρήσης Έργων Τρίτων». Ο δικαιούχος μπορεί να παρέχει στον αδειοδόχο ξεχωριστή άδεια να χρησιμοποιεί το έργο για εμπορική χρήση, εφόσον αυτό του ζητηθεί. Ως Μη Εμπορική ορίζεται η χρήση: που δεν περιλαμβάνει άμεσο ή έμμεσο οικονομικό όφελος από την χρήση του έργου, για το διανομέα του έργου και αδειοδόχο που δεν περιλαμβάνει οικονομική συναλλαγή ως προϋπόθεση για τη χρήση ή πρόσβαση στο έργο που δεν προσπορίζει στο διανομέα του έργου και αδειοδόχο έμμεσο οικονομικό όφελος (π.χ. διαφημίσεις) από την προβολή του έργου σε διαδικτυακό τόπο [1] http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ 36

ΑΡΙΣΤΟΤΕΛΕΙΟ ΠΑΝΕΠΙΣΤΗΜΙΟ ΘΕΣΣΑΛΟΝΙΚΗΣ ΑΝΟΙΚΤΑ ΑΚΑΔΗΜΑΪΚΑ ΜΑΘΗΜΑΤΑ Τέλος ενότητας Επεξεργασία: Σβάρνα Κωνσταντίνα Θεσσαλονίκη, Χειμερινό εξάμηνο 2014-2015