Wetenschapspopulairisering Mini-les: Parallel Equivalent Circuits

De figuur toont het equivalente circuit van een voedingskabel.
In de figuur stelt L de equivalente inductie van de kabel voor, met een waarde van 0,1-0,7 mH/km, die over het algemeen met een formule kan worden berekend.

Equivalent circuit van voedingskabel

(a) Theoretisch equivalent circuit; (b) Werkelijk equivalent circuit
L = 0,05 + 0,2 * ln(ks/r)

Waarbij k een coëfficiënt is (k=1 voor driehoekstructuur, k=1,26 voor parallelle structuur, zie kabelstructuurschema);
S is de afstand tussen de middelpunten van de geleiders in mm;
R is de straal van de geleider in mm.

Kabelstructuurschema's
(a) Driehoekstructuur; (b) Parallelle structuur
Vanwege de relatief kleine equivalente waarde van L, kan deze in praktische analyse als een kortsluiting worden beschouwd.  De figuur toont de equivalente inductiewaarden van enkele XLPE-voedingskabels.

Figuur RX toont de gelijkstroomweerstand van de kerngeleider van de voedingskabel, die gerelateerd is aan het geleidermateriaal, de dwarsdoorsnede van de kern en de kabellengte, en voldoet aan de volgende relatie:

waarbij ρ de soortelijke weerstand is; bij een omgevingstemperatuur van 20℃, ρCU = 1,75 × 10⁻⁸ Ω·m, ρAL = 2,83 × 10⁻⁸ Ω·m, en ρstaalstrip = 8,79 × 10⁻⁸ Ω·m;
LC is de kabellengte in meters;
S is de dwarsdoorsnede van de kabelgeleider in mm².
De tabel toont de maximale gelijkstroomweerstandswaarden van enkele XLPE-voedingskabelkernen (bij 20℃).

In de figuur zijn R0 en C0 twee parameters die gerelateerd zijn aan het kabelisolatiemateriaal en de structuur ervan. R0 is over het algemeen klein, maar veel groter dan RX, d.w.z. R’0 ≈ R0; C0 kan worden beschouwd als de equivalente capaciteit tussen de kabelkern en de kabelmetalen afscherming, met een waarde van 0,1-0,7 μF/km.  Deze kan over het algemeen met een formule worden berekend.

In de formule is ε de diëlektrische constante van het isolatiemedium, zoals de diëlektrische constante van XLPE-voedingskabels ε1=2,3, en de diëlektrische constante van met olie geïmpregneerde papiergeïsoleerde kabels ε2=3,3;
d1 is de diameter van de geleiderkern, inclusief de halfgeleidende afschermlaag;
d2 is de buitendiameter van de isolatie.

De tabel toont de eenfasige equivalente capaciteit van enkele XLPE-voedingskabels.
Serie-equivalente circuits worden over het algemeen gebruikt bij het analyseren van wisselstroomcircuits.