Μίνι-Μάθημα Εκλαΐκευσης της Επιστήμης: Παράλληλα Ισοδύναμα Κυκλώματα

Το σχήμα δείχνει το ισοδύναμο κύκλωμα ενός καλωδίου ισχύος.
Στο σχήμα, το L αντιπροσωπεύει την ισοδύναμη επαγωγή του καλωδίου, με τιμή 0,1-0,7 mH/km, η οποία μπορεί γενικά να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας έναν τύπο.

Ισοδύναμο Κύκλωμα Καλωδίου Ισχύος

(α) Θεωρητικό ισοδύναμο κύκλωμα; (β) Πραγματικό ισοδύναμο κύκλωμα
L = 0.05 + 0.2 * ln(ks/r)

Όπου k είναι ένας συντελεστής (k=1 για τριγωνική δομή, k=1.26 για παράλληλη δομή, δείτε το διάγραμμα δομής καλωδίου);
S είναι η απόσταση μεταξύ των κέντρων των αγωγών σε mm;
R είναι η ακτίνα του αγωγού σε mm.

Διαγράμματα Δομής Καλωδίου
(α) Τριγωνική δομή; (β) Παράλληλη δομή
Λόγω της σχετικά μικρής ισοδύναμης τιμής του L, μπορεί να θεωρηθεί βραχυκύκλωμα στην πρακτική ανάλυση.  Το σχήμα δείχνει τις ισοδύναμες τιμές επαγωγής ορισμένων καλωδίων ισχύος XLPE.

Το σχήμα RX δείχνει την αντίσταση DC του κεντρικού αγωγού του καλωδίου ισχύος, η οποία σχετίζεται με το υλικό του αγωγού, την διατομή του πυρήνα και το μήκος του καλωδίου και συμμορφώνεται με την ακόλουθη σχέση:

όπου ρ είναι η ειδική αντίσταση; σε θερμοκρασία περιβάλλοντος 20℃, ρCU = 1.75 × 10⁻⁸ Ω·m, ρAL = 2.83 × 10⁻⁸ Ω·m, και ρταινίας χάλυβα = 8.79 × 10⁻⁸ Ω·m;
LC είναι το μήκος του καλωδίου σε μέτρα;
S είναι η διατομή του αγωγού του καλωδίου σε mm².
Ο πίνακας δείχνει τις μέγιστες τιμές αντίστασης DC ορισμένων πυρήνων καλωδίων ισχύος XLPE (στους 20℃).

Στο σχήμα, R0 και C0 είναι δύο παράμετροι που σχετίζονται με το μονωτικό υλικό του καλωδίου και τη δομή του. Το R0 είναι γενικά μικρό, αλλά πολύ μεγαλύτερο από το RX, δηλαδή, R’0 ≈ R0; Το C0 μπορεί να θεωρηθεί ως η ισοδύναμη χωρητικότητα μεταξύ του πυρήνα του καλωδίου και της μεταλλικής θωράκισης του καλωδίου, με τιμή 0,1-0,7 μF/km.  Μπορεί γενικά να υπολογιστεί χρησιμοποιώντας έναν τύπο.

Στον τύπο, ε είναι η διηλεκτρική σταθερά του μονωτικού μέσου, όπως η διηλεκτρική σταθερά των καλωδίων ισχύος XLPE ε1=2.3, και η διηλεκτρική σταθερά των καλωδίων με μόνωση από εμποτισμένο λάδι χαρτί ε2=3.3;
d1 είναι η διάμετρος του πυρήνα του αγωγού, συμπεριλαμβανομένου του ημιαγωγικού στρώματος θωράκισης;
d2 είναι η εξωτερική διάμετρος της μόνωσης.

Ο πίνακας δείχνει την μονοφασική ισοδύναμη χωρητικότητα ορισμένων καλωδίων ισχύος XLPE.
Τα ισοδύναμα κυκλώματα σειράς χρησιμοποιούνται γενικά κατά την ανάλυση κυκλωμάτων AC.