POWER SYSTEMS · INTERACTIVE LAB

フェランチ効果 ベクトル実験室

負荷を軽くし、分路リアクトルを接続して、電圧と電流のベクトルを観察する。

三相交流 · 500 kV · 50 Hz · π形等価回路
受電端電圧 |VR|(線間)
--- kV
計算中
送電端に対する電圧変化
---
送電端 500.0 kV
負荷の有効電力(3相合計)
--- MW
力率 0.95(遅れ)

電圧ベクトル図

送電端 VS を 0° に固定
送電端 VS
受電端 VR
R I(抵抗分)
jX I(リアクタンス分)

各電圧は相電圧で表示。VR + R I + jX I = VS です。

電流ベクトル図

受電端 VR を 0° に固定
負荷電流 IL
充電電流 IC
リアクトル Ir
合成電流 I

受電端の電流の和 I = IL + IC + Ir が直列インピーダンスに流れます。

いま回路で起きていること

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送電線の直列電流 |I|-- A
受電端の充電電流 |IC|-- A
リアクトルが吸収する無効電力-- Mvar

試してみる:①「重負荷」→ ②「軽負荷」→ ③「無負荷」の順に押してください。受電端の電圧が 500 kV を超えたら、分路リアクトルを接続して Xr を 2,000 Ω 付近にしてください。さらに 800 Ω に下げると、補償のしすぎも観察できます。

計算式・モデルの仮定を見る

三相平衡交流を一相分のπ形等価回路で扱い、送電端の線間電圧を 500 kV に固定しています。線路の直列インピーダンスは Z = 6 + j100 Ω/相、線路全体の充電サセプタンスは B = 0.001 S/相、周波数は 50 Hz です。各端の充電サセプタンスは B/2 です。

Yload = 1 / Zload , YC,R = jB/2 , Yr = −j/Xr
VR = VS / { 1 + Z (Yload + jB/2 − j/Xr) }
I = VR(Yload + jB/2 − j/Xr)

リアクトルが未接続なら 1/Xr = 0、負荷開放なら Yload = 0 とします。負荷のインピーダンス角は cos⁻¹(0.95) で一定です。電圧ベクトル図は相電圧、上部の数値は線間電圧であり、√3 倍の関係があります。

受電端が無負荷なら、リアクトルを 2,000 Ω にしたとき 1/Xr = B/2 = 0.0005 S となり、受電端の充電電流とリアクトル電流が相殺されます。この理想モデルでは VR = VS です。送電端側の充電電流は残ります。

実送電線の正確な挙動は分布定数、線路長、損失、負荷特性、送電端の電源インピーダンス、接続位置に依存します。このシミュレータは原理学習用であり、実設備の設計計算には使用できません。

オフライン動作・外部通信なし。操作すると全てのベクトルと計算値が即時に更新されます。電圧を一定とする理想送電端を仮定しています。