Mini-Pelajaran Popularisasi Sains: Rangkaian Setara Paralel

Gambar menunjukkan rangkaian ekivalen dari kabel daya.
Pada gambar, L mewakili induktansi ekivalen dari kabel, dengan nilai 0,1-0,7 mH/km, yang umumnya dapat dihitung menggunakan rumus.

Rangkaian Ekivalen Kabel Daya

(a) Rangkaian ekivalen teoretis; (b) Rangkaian ekivalen aktual
L = 0,05 + 0,2 * ln(ks/r)

Di mana k adalah koefisien (k=1 untuk struktur segitiga, k=1,26 untuk struktur paralel, lihat diagram struktur kabel);
S adalah jarak antara pusat konduktor dalam mm;
R adalah jari-jari konduktor dalam mm.

Diagram Struktur Kabel
(a) Struktur segitiga; (b) Struktur paralel
Karena nilai ekivalen L yang relatif kecil, hal itu dapat dianggap sebagai hubungan singkat dalam analisis praktis.  Gambar menunjukkan nilai induktansi ekivalen dari beberapa kabel daya XLPE.

Gambar RX menunjukkan resistansi DC dari konduktor inti kabel daya, yang terkait dengan bahan konduktor, luas penampang inti, dan panjang kabel, dan sesuai dengan hubungan berikut:

di mana ρ adalah resistivitas; pada suhu sekitar 20℃, ρCU = 1,75 × 10⁻⁸ Ω·m, ρAL = 2,83 × 10⁻⁸ Ω·m, dan ρpita baja = 8,79 × 10⁻⁸ Ω·m;
LC adalah panjang kabel dalam meter;
S adalah luas penampang konduktor kabel dalam mm².
Tabel menunjukkan nilai resistansi DC maksimum dari beberapa inti kabel daya XLPE (pada 20℃).

Pada gambar, R0 dan C0 adalah dua parameter yang terkait dengan bahan isolasi kabel dan strukturnya. R0 umumnya kecil, tetapi jauh lebih besar dari RX, yaitu, R’0 ≈ R0; C0 dapat dianggap sebagai kapasitansi ekivalen antara inti kabel dan pelindung logam kabel, dengan nilai 0,1-0,7 μF/km.  Hal ini umumnya dapat dihitung menggunakan rumus.

Dalam rumus, ε adalah konstanta dielektrik dari media isolasi, seperti konstanta dielektrik dari kabel daya XLPE ε1=2,3, dan konstanta dielektrik dari kabel berisolasi kertas yang diresapi minyak ε2=3,3;
d1 adalah diameter inti konduktor, termasuk lapisan pelindung semikonduktor;
d2 adalah diameter luar isolasi.

Tabel menunjukkan kapasitansi ekivalen satu fasa dari beberapa kabel daya XLPE.
Rangkaian ekivalen seri umumnya digunakan saat menganalisis rangkaian AC.