27.6 : קיבול: קווים חד-פאזיים ותלת-פאזיים

במערכות חשמל, הבנת הקיבול של קווי הולכה היא קריטית לתפעול יעיל של המערכת.

קווים חד-פאזיים

נתבונן בקו הולכה חד-פאזי דו-חוטי עם מרווח פאזה שווה, המחובר למקור מתח. מוליך אחד נושא מטען חיובי אחיד, והמוליך השני נושא מטען שלילי זהה. הקיבול C של הקו ניתן לגזור מהמתח V בין המוליכים. עבור מקטע של מטר אחד בקו, הקיבול נתון על ידי:

כאשר ϵ הוא המקדם הדיאלקטרי של הריק, D הוא המרחק בין המוליכים, ו-r הוא רדיוס המוליכים. כאשר הקו מחובר למקור מתח מוארק דרך שנאי בעל מרכז מוארק, ניתן לחשב את המתח בין כל מוליך והארקה, וכן את הקיבול מכל מוליך לנייטרל המוארק. קיבול זה מיוצג במודלים מעגליים כדי לשקף במדויק את התנהגות הקו במצבים תפעוליים שונים.

קווים תלת-פאזיים

הניתוח מורכב יותר בקווים תלת-פאזיים עם מרווח פאזה שווה עקב האינטראקציה בין הפאזות. עבור מתחים של רצף חיובי מאוזן, נניח שסכום המטענים של הרצף החיובי הוא אפס. המתח בין כל שני מוליכים נתון על ידי:

כאשרD_ab, D_ba, D_bc, D_ac הם המרחקים בין המוליכים, ו-q_a, q_b ו- q_c הם המטענים על המוליכים בהתאמה. הקיבול לנייטרל ליחידת אורך נתון על ידי:

כאשר D הוא המרחק המקביל בין המוליכים, המחושב לפי המרחק הממוצע הגיאומטרי. עקב הסימטריה בקווים תלת-פאזיים מאוזנים, קיבול זה זהה לכל פאזה.

הבנה מעמיקה של תכונות הקיבול הללו חיונית לצורך מידול וניתוח מדויקים של קווי הולכה, מה שמבטיח תפעול יעיל ואמין של מערכות החשמל.