28.2 : Linie bezstratne

W inżynierii elektrycznej bezstratna linia przesyłowa charakteryzuje się czysto urojoną stałą propagacji i rezystancyjną impedancją charakterystyczną. Parametry ABCD, które opisują związek między napięciami wejściowymi i wyjściowymi oraz prądami, wskazują równoważny obwód π z urojoną impedancją szeregową i admitancją bocznikową. W rezultacie powstaje linia przesyłowa, która, gdy iloczyn stałej fazowej (beta) i długości linii jest mniejszy niż pi, wykazuje indukcyjną impedancję szeregową i pojemnościową admitancję bocznikową, zapewniając, że pozostaje bezstratna.

Długość fali i propagacja

Długość fali to fizyczna długość, na której faza napięcia lub prądu zmienia się o 2π. Jest ona określana za pomocą prędkości propagacji sygnału. W przypadku linii bezstratnej długość fali jest kluczowa w określaniu długości elektrycznej linii i jej charakterystyk fazowych.

Obciążenie impedancji udarowej

Obciążenie impedancją udarową (SIL) to koncepcja używana do opisu mocy, która może być dostarczona do rezystancji obciążenia równej impedancji udarowej linii przesyłowej. W przypadku linii przesyłowej o impedancji charakterystycznej rezystancyjnej SIL oblicza się przy użyciu napięcia znamionowego i impedancji udarowej:

W tych warunkach napięcie pozostaje stałe na całej długości linii, a przepływ mocy czynnej od końca nadawczego do końca odbiorczego jest stały, przy zerowym przepływie mocy biernej.

Profile napięcia i warunki obciążenia

W praktycznych scenariuszach linie przesyłowe rzadko kończą się swoją impedancją udarową, co prowadzi do nierównomiernych profili napięcia wzdłuż linii. W warunkach bez obciążenia napięcie wzrasta od końca nadawczego do końca odbiorczego ze względu na efekt Ferrantiego. Odwrotnie, w warunkach zwarcia napięcie spada do zera na końcu odbiorczym. Przy pełnym obciążeniu profil napięcia leży pomiędzy tymi dwoma skrajnościami, jest generalnie wyższy niż profil zwarcia, ale niższy niż profil bez obciążenia.

Te cechy bezstratnych linii przesyłowych mają kluczowe znaczenie dla projektowania i analizy systemów energetycznych, gdyż pozwalają zagwarantować wydajne i niezawodne dostarczanie energii elektrycznej przy minimalnych stratach i stabilnych profilach napięcia przy zmiennych warunkach obciążenia.