Исследование режимов работы линии электропередачи с помощью схемы замещения

Министерство  образования Российской Федерации

Кафедра электротехники и электромеханики 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Лабораторная  работа №1

Исследование  режимов работы линии электропередачи  с помощью схемы замещения 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

.

                                                                                .  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Пермь,2009 

     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.

     Всякий потребитель электрической  энергии получает ее от генератора  по воздушной или кабельной  линии передачи, выполненной из металлического провода и обладающей определенным сопротивлением. Это сопротивление обуславливает падение напряжения и потерю мощности в линии.

     При изменении числа включенных  потребителей электрической энергии  изменяется величина тока в  линии, что обуславливает изменение  падения напряжения и потерь мощности в линии и отражается на работе потребителей.

     Для теоретического и экспериментального  изучения процессов в двухпроводной  линии электропередачи пользуются  эквивалентной схемой замещения(рис.2), где R_л – сопротивление линии; R_н – эквивалентное сопротивление всех подключенных потребителей; I – ток в линии; U₁ - напряжение в начале линии; U₂ - напряжение в конце линии.

   

 

Рис.1 

     С учетом принятых обозначений

I=U₁/R_л+R_н; 

_^U=U₁-U₂=I_*R_л; 

R_Л=_^U/I; 

R_Н=U₂/I. 

     Энергетический процесс в схеме характеризуется следующим соотношением мощностей:

      мощность, отдаваемая генератором  в линию

P₁=U_1*I; 

     мощность потерь электрической  энергии в линии

_^P=_^U_*I=R_л*I²; 

     мощность, отдаваемая линией потребителю

P₂=U_2*I=R_н*I². 

     Коэффициент полезного действия линии n определяется как отношение мощностей Р₁ и Р₂:

n=P₂/Р₁=Р₁-_^Р/Р₁=1-_^Р/Р_1. 

таблица №1

паспортные  данные электрических приборов 

№	Наименование прибора	Заводской номер	тип	Система измерения	Класс точности	Пределы измерений	Цена деления	примечания
1	амперметр	720789	Э30	Электро магниттный	1.5	5	0.2
2	1. вольтметр	018874	Э34		1	300	10
3	2. вольтметр	018936	Э34		1	300	10

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

     1. Работу следует выполнять по  схеме, показанной на рис.2    

    

     В качестве потребителей используются лампы накаливания, включенные параллельно. При увеличении числа включенных ламп эквивалентное сопротивление будет уменьшаться, а ток в цепи будет увеличиваться. 

 

 

Рис.2 

     В качестве аналога линии электропередачи используются два проволочных реостата. Общее сопротивление линии R_л=R_л1+R_л2 

     Максимальный ток будет при  коротком замыкании в конце  линии. Ток короткого замыкания

I_к=U₁/R_л 

     Сопротивление R_л1 нужно установить такой величины, чтобы ток I_к был близок к пределу измерения амперметра и не превышал номинального тока проволочных реостатов.

    

     2. Включить цепь под напряжение и, замкнув включатель В, измерить ток короткого замыкания I_к

    

     3. Изменяя величину тока от нуля до I_к снять показания для 8 точек. Интервал между точками _^I~I_к/8. 
 
 
 
 
 
 
 
 

таблица №2

Опытные данные 

Измерено			Вычислено
I	U1	U2	^U	Rл	Rл ср	Р1	Р2	Rн	n
А	В		В	Ом		Вт		Ом	о.е.
0	220	220	0	0	42.1	0	0	0	1
1,5	220	140	80	53,3		330	210	93,3	0,6
2	220	120	100	50		440	240	60	0,5
2,6	220	100	120	46,1		572	260	38,5	0,45
3	220	80	140	46,6		660	240	26,6	0,4
3,4	220	65	155	45,6		748	221	19,1	0,3
3,8	220	50	170	44,7		836	190	13,15	0,2
4	220	25	195	48,75		880	100	6,25	0,1
5	220	0	220	44		1100	0	0	0

 
 
 
 
 

      
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Выводы 

1. При коротком замыкании напряжение в конце  линии равно нулю, а следовательно  равны нулю и КПД цепи также  равно нулю.
2. В режиме холостого хода напряжение в конце линии и напряжение в начале линии равны, мощности равны нулю, КПД = 1
3. В режиме номинальной работы: при увеличении силы тока  напряжение на конце линии уменьшается; мощность отдаваемая источником в линию растёт; мощность отдаваемая потребителю изменяется в зависимости близкой к параболической; КПД цепи при увеличении силы тока падает.

 
 
 

Вывод: 

     При холостом ходе ток не протекает и  мощность равна нулю:

I=0, η=1 , P=0, U=220.

     При коротком замыкании напряжение на втором вольтметре равно нулю и кпд равно  нулю: I=5, η=0, P1=1100, P2=0, U1=220, U2=0

     При согласованном режиме мощность нагрузки Р2 является максимальной, когда сопротивление линии электропередачи и нагрузки равны:         

I=2.6, Rл =46,1, Rн =38,5, η = 0,45 U1=220, U2=100

     В режиме номинальной работы при увеличении силы тока напряжение на конце линии  уменьшается, мощность отдаваемая источником в линию растет, кпд в цепи при увеличении силы тока падает.