Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи
Определение
потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи
Лабораторная
работа
Цель
1. Выяснить какое влияние оказывает
нагрузка линии и сопротивление её проводов на напряжение приемника.
2. Определить мощность потерь в проводах
и КПД линии электропередачи.
Теоретическое
обоснование
Каждый приёмник электрической энергии
рассчитан на определённое номинальное напряжение. Так как приёмники могут
находиться на значительных расстояниях от питающих их электростанций, то потери
напряжения в проводах имеют важное значение. Допустимые потери напряжения в
проводах для различных установок не одинаковы, но не превышают 4-6%
номинального напряжения.
На рис. приведена схема электрической
цепи, состоящая из источника электрической энергии, приёмника и длинных
соединительных проводов. При прохождении по цепи электрического тока I
показания вольтметра U1, включённого в начале линий, больше
показаний вольтметра U2, включённого в конце линий.
Уменьшение напряжения в линии по мере
удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии Ui=U1-U2
и численно равно падению напряжения. Согласно закону Ома, падение напряжения в
проводах линии равно произведению тока в ней на сопротивление проводов: Uii=I*R тогда Ui=U1-U2=Uii= - сопротивление проводов линии.
Мощность потерь в линии можно определить
двумя способами:
Pi=Ui*I=(U1-U2)*I или Pii=I*R
Уменьшить потери напряжения и потери
мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо
увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу тока в
проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии.
КПД линии электропередачи определяется
отношением мощности, отдаваемой электроприёмнику, к мощности, поступающей в
линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в её начале:
Схема передачи электрической энергии:
Приборы
и оборудование
Два вольтметра и амперметр
электромагнитной системы, ламповый реостат, двухполюсный автоматический
выключатель, соединительного провода.
Порядок
выполнения работы
Подать в цепь напряжение. Изменяя
нагрузку с помощью лампового реостата, при трёх её значениях записать показания
приборов в таблице.
Вычислить потери двумя способами:
1. Как разность напряжений в конце и
начале линий.
2. Как произведение силы тока на
сопротивление проводов.
Определить мощность потерь в линии и
КПД. Результаты вычислений занести в таблицу.
Таблица изменения числа потребителей:
Изменяем напряжение в начале и конце
линий.
Данные
наблюдений
|
Результаты
вычислений
|
Лампы,
Вт
|
U1
|
U2
|
I
|
U
|
Pвх
|
Рвых
|
Р
|
%
|
40
|
150
|
0,13
|
1
|
19,5
|
19,4
|
0,1
|
99,3
|
60
|
148
|
146
|
0,2
|
2
|
29,6
|
29,2
|
0,4
|
98,6
|
100
|
150
|
148
|
0,3
|
2
|
44,4
|
0,6
|
98,7
|
; ; ; ; ;
; ; ; ; ;
; ; ; ; ;
Вывод
На основе проведённого опыта выяснили,
что факторами, влияющими на потери в линиях являются: протяжённость линий;
сечение проводника; состав материала и количество потребителей. Чем больше
потребителей, тем меньше КПД. . Уменьшить потери напряжения и потери мощности в
линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая
сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления.
Ответы
на контрольные вопросы
Разность напряжений в начале и конце
линий равна падению напряжения в проводах и называется потерей напряжения.
U=IR
Сопротивление проводов зависит от
материала из которого они изготовлены, площади поперечного сечения и длины этих
проводов.
КПД линии определяется отношением мощности,
отдаваемой электроприемнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением
напряжения в конце линии к напряжению в ее начале.
Чем выше рабочее напряжение, тем ниже
сила тока, а следовательно меньше потерь.