Исследование режимов работы линии электропередачи с помощью схемы замещения
СОДЕРЖАНИЕ: Министерство образования Российской Федерации Пермский Государственный Технический Университет Кафедра электротехники и электромеханики Лабораторная работа № 1Министерство образования Российской Федерации
Пермский Государственный Технический Университет
Кафедра электротехники и электромеханики
Лабораторная работа № 1
«Исследование режимов работы линии электропередачи
с помощью схемы замещения»
Цель работы: изучение энергетического процесса и распределения напряжений в схеме замещения 2-х проводной линии электропередачи при постоянной величине напряжения в начале линии в зависимости от тока в линии, определяемого количеством включенных потребителей электрической энергии.
| № п/п |
Наименованное прибора |
Заводской номер |
Тип |
Система измерения |
Класс точности |
Предел измерений |
Цена деления |
| 1 |
Вольтметр |
Э34 |
ЭМ |
1.0 |
300 В |
10 В |
|
| 2 |
Вольтметр |
Э34 |
ЭМ |
1.0 |
300 В |
10 В |
|
| 3 |
Амперметр |
Э30 |
ЭМ |
1.5 |
5 А |
0.2 А |
табл. 1. Паспортные данные электроизмерительных приборов.
Теоретические сведения
Для теоретического и экспериментального изучения процессов в двухпроводной линии электропередачи пользуются эквивалентной схемой замещения (рис. 1), где Rл – сопротивление линии; Rн – эквивалентное сопротивление всех подключенных потребителей; I – ток в линии; U1 – напряжение в начале линии; U2 - напряжение в конце линии (у потребителя).
С учетом принятых обозначений:
Энергетический процесс в схеме характеризуется следующим соотношением мощностей:
мощность, отдаваемая генератором в линию 
мощность потерь электрической энергии в линии 
мощность, отдаваемая линией потребителю (мощность нагрузки) 
Коэффициент полезного действия линии 
определяется как отношение мощностей P2
и P1
:
Если ток в цепи выразить через отношение мощности потребителя к напряжению потребителя и подставить это выражение в формулу для мощности потерь электрической энергии в линии, то получается следующее выражение:
Согласно этому выражению, при постоянной мощности нагрузки P2 величина потерь в линии обратно пропорциональна квадрату напряжения, т.е. электрическую энергию экономично переда-вать при высоких напряжениях. Однако с ростом напряжения увеличивается стоимость изоляции линии.
Рабочее задание
1. Собираем схему, показанную на рис. 2.
В качестве потребителей используются лампы накаливания, включенные параллельно. При увеличении числа включенных ламп их эквивалентное сопротивление будет уменьшаться, а ток в цепи увеличивается.
В качестве аналога линии электропередачи используются два проволочных реостата. Общее сопротивление линии:
Максимальный ток будет при коротком замыкании в конце линии:
,
сопротивление Rл устанавливаем такой величины, чтобы ток короткого замыкания был близок к пределу измере-ния амперметра и не превышал номинального тока проволочных реостатов.
2. Изменяя величину тока от 0 до Iк , снимаем показания для 10 точек. Показания приборов и результаты вычислений записываем в табл. 2.
| Измерено |
Вычислено |
||||||||
| I |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
| А |
В |
В |
Ом |
Вт |
Ом |
о.е. |
|||
| 0 |
215 |
215 |
0 |
- |
40,44 |
0 |
0 |
- |
1 |
| 1,2 |
215 |
160 |
55 |
45,83 |
258 |
192 |
133,3 |
0,744 |
|
| 1,4 |
215 |
150 |
65 |
46,43 |
301 |
210 |
107,14 |
0,698 |
|
| 2,0 |
215 |
123 |
92 |
46 |
430 |
246 |
61,5 |
0,572 |
|
| 2,2 |
215 |
118 |
97 |
44,09 |
473 |
259,6 |
53,7 |
0,549 |
|
| 2,6 |
215 |
100 |
115 |
44,23 |
559 |
260 |
38,5 |
0,465 |
|
| 3,0 |
215 |
85 |
130 |
43,33 |
645 |
255 |
28,3 |
0,395 |
|
| 3,2 |
215 |
75 |
140 |
43,75 |
688 |
240 |
23,4 |
0,349 |
|
| 3,3 |
215 |
70 |
145 |
43,94 |
710 |
231 |
21,2 |
0,326 |
|
| 3,5 |
215 |
60 |
155 |
44,29 |
753 |
210 |
17,1 |
0,279 |
|
| 5,0 |
215 |
0 |
215 |
43 |
1075 |
0 |
0 |
0 |
|
табл. 2. Опытные и расчетные данные.
Вывод: по построенным графикам видно, что напряжение на входе U1 остается постоянным, сила тока при этом возрастает от 0 до 5,0 А. Падение напряжения на потребителе U2 уменьшается в диапазоне от 215 до 0В, разность напряжений U возрастает.
Напряжение U2 , мощность, отдаваемая генератором в линию P1 , КПД и U линейно зависят от силы тока I; мощность P1 возрастает от 0 до 1075 Вт, напряжение U2 падает от 215 до 0 В, КПД от 1 до 0. Мощность нагрузки P2 от силы тока зависит квадратично и достигает наибольшего значения около 260 Вт, сила тока при этом равна 2,6 А, а КПД = 0,50.
В режиме холостого хода сопротивление цепи стремится к бесконечности, сила тока при этом равна 0 А, КПД равно 1. В режиме короткого замыкания сопротивление нагрузки равно 0, при этом сила тока достигает наибольшего значения
.