Name: how transmission lines lose energy
Uploaded: 2024-11-21T14:54:23.000Z
Duration: 1 min 25 s
Channel: JoVE

La resistenza CC di un conduttore a una temperatura specifica dipende dalla sua resistività, lunghezza e area della sezione trasversale.
La resistività varia a seconda del metallo conduttore, con il rame ricotto come standard per la misurazione.
La resistività dell'alluminio trafilato a 20ºC è il 61% della conduttività del rame.
Fattori come la resistenza all'urto a spirale, alla temperatura, alla frequenza e all'entità della corrente. La spirale nei conduttori a trefoli ne aumenta la lunghezza e la resistenza CC dell'1-2%.
La resistività cambia linearmente con le temperature.
La resistenza CA è determinata dalla perdita di potenza reale e dalla corrente rms.
L'effetto Skin aumenta con la frequenza, provocando un aumento della resistenza CA, mentre per i conduttori magnetici, la resistenza dipende dall'entità della corrente.
La conduttanza, che rappresenta la perdita di potenza reale tra i conduttori o verso terra, è dovuta principalmente alle correnti di dispersione degli isolanti e agli effetti corona. Anche se questi sono minori rispetto alla perdita del conduttore.
La corrente di dispersione dell'isolante è influenzata da contaminanti e umidità.
La corona, causata dall'elevata intensità del campo elettrico dell'aria ionizzante, dipende dalle condizioni meteorologiche e dalle irregolarità della superficie del conduttore.

resistenza e conduttanza

Resistance and Conductance

La resistenza CC di un conduttore ad una data temperatura è influenzata dalla sua resistività, dalla lunghezza e dall’area della sezione trasversale. La resistività è una proprietà intrinseca del materiale del conduttore, con il rame ricotto che funge da standard internazionale per la misurazione. Ad esempio, la resistività dell'alluminio trafilato a 20°C è il 61% della conduttività standard del rame ricotto.

Diversi fattori influenzano la resistenza di un conduttore. La spirale nei conduttori multifilari aumenta la loro lunghezza e, di conseguenza, la loro resistenza CC dell'1-2%. Inoltre, la resistività varia linearmente con la temperatura su normali intervalli operativi. Anche la frequenza e l'ampiezza della corrente svolgono dei ruoli cruciali; l'effetto pelle, che si intensifica con la frequenza, aumenta la resistenza CA. Nei conduttori magnetici, la resistenza è ulteriormente influenzata dall'ampiezza della corrente.

La CA, o resistenza effettiva, è determinata dalla perdita di potenza reale e dalla corrente quadratica media (rms) del conduttore. L'effetto pelle diventa significativo a frequenze più elevate, causando la concentrazione della corrente vicino alla superficie del conduttore e aumentando così la resistenza CA. Questo effetto è più pronunciato nei conduttori con proprietà magnetiche, dove la resistenza varia con l'entità della corrente.

La conduttanza, associata alla perdita di potenza reale tra i conduttori o verso terra, è dovuta principalmente alle correnti di dispersione dell'isolante e agli effetti corona. Sebbene queste perdite siano relativamente minori rispetto a quelle del conduttore, sono significative nella valutazione complessiva dell'efficienza di una linea di trasmissione. La corrente di dispersione dell'isolante è influenzata dai contaminanti accumulati e dalle condizioni meteorologiche, in particolare dall'umidità.

L’effetto corona si verifica quando il campo elettrico attorno ad un conduttore ionizza l'aria circostante, dando origine alla conduzione. La perdita di corona è subordinata alle condizioni meteorologiche e alle irregolarità della superficie del conduttore, che possono esacerbare gli effetti di ionizzazione. La comprensione di questi fattori è essenziale per ottimizzare le prestazioni della linea di trasmissione e ridurre al minimo le perdite di energia.

Resistenza e conduttanza

La resistenza CC di un conduttore a una temperatura specifica dipende dalla sua resistività, lunghezza e area della sezione trasversale.
La resistività varia a seconda del conduttore ...

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KEY TERMS AND CONCEPTS

TERMINI E CONCETTI CHIAVE

how transmission lines lose energy

Transmission lines lose energy through resistance and conductance. DC resistance depends on a conductor’s resistivity, length, and cross-sectional area. Resistivity is a material property, and annealed copper is the international standard used for measurement.

Material choice and conductor shape both matter. Hard-drawn aluminum at 20 degrees Celsius has a resistivity equal to 61% of the standard conductivity of annealed copper. Stranded conductors also gain a little extra resistance because spiraling makes the path longer. This increase is usually about 1% to 2%.

Temperature changes resistance as well. Over normal operating ranges, resistivity rises or falls in a linear way with temperature. AC resistance, or effective resistance, also depends on frequency and current magnitude. At higher frequencies, the skin effect pushes current toward the outside of the conductor and increases AC resistance.

Magnetic conductors show an added effect. Their resistance can change with the size of the current. AC resistance is found from real power loss and the rms, or root mean square, conductor current. Conductance describes real power loss between conductors or to the ground, and it mainly comes from insulator leakage currents and corona.

These losses are usually small compared with conductor losses, but they still matter for transmission line efficiency. Leakage current increases when dirt and other contaminants build up on insulators, and moisture from weather makes this worse. Corona occurs when the electric field around a conductor ionizes the air. Its loss depends on weather and on surface roughness that can make ionization easier.

How Transmission Lines Lose Energy

transmission line design considerations

Overhead Power Line Materials and Safety

Overhead transmission lines rely on the right materials, insulation, and support hardware to move electricity safely and efficiently. Aluminum is now the preferred conductor material because it is abundant and cost-effective. Copper was used more often in the past, but aluminum has become the common choice for modern lines. The most widely used conductor is aluminum conductor, steel-reinforced, or ACSR. It uses aluminum strands around a steel core for added strength. Other conductor types...

resistance and conductance

Transmission lines lose energy through resistance and conductance. DC resistance depends on a conductor’s resistivity, length, and cross-sectional area. Resistivity is a material property, and annealed copper is the international standard used for measurement. Material choice and conductor shape both matter. Hard-drawn aluminum at 20 degrees Celsius has a resistivity equal to 61% of the standard conductivity of annealed copper. Stranded conductors also gain a little extra resistance because...

inductance: solid cylindrical conductor

Magnetic Flux Linkage in Solid Conductors

Magnetic flux linkage in a solid cylindrical conductor is found by combining the field inside the wire with the field around it. The method uses a 1-meter section of a non-magnetic conductor with radius r. It also assumes the current is spread uniformly and ignores end effects. Inside the conductor, Ampere's law is used to find the magnetic field intensity H. The field is concentric and constant within the conductor. From H, the magnetic flux density B inside the wire is calculated. The...

inductance: single-phase and three-phase line

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Transmission Line Inductance in Power Cables

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series impedances: three-phase line

Three-Phase Line Impedance Matrix

Three-phase line impedance matrix calculations describe how resistance and inductive reactance behave in an overhead power line. The model includes three phase conductors and multiple neutral conductors that are grounded at regular intervals. It also accounts for unbalanced phase currents, which can send return current through the neutral wires and the earth along the lowest-impedance path. Kirchhoff’s laws are used to build an integro-differential equation for the conductor network. To make...

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key terms and concepts

Explore how resistance and conductance affect transmission line energy loss, including temperature, skin effect, leakage current, and corona.

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