Порядок выполнения экспериментальной части

Лабораторная работа № 1

Исследование двухпроводной линии передачи

Электрической энергии

Цель работы – изучить экспериментальные и расчетные методы анализа режимов работы двухпроводной линии передачи электрической энергии постоянного тока.

Описание лабораторной установки

В работе исследуется модель линии передачи электрической энергии постоянного тока, состоящая из двух резисторов, сопротивления которых равны 0, 5 R _Л, и регулируемого источника ЭДС (рис.1). Источник подключается к входным зажимам линии 1 и 1’, а к выходным зажимам 2 и 2’ - регулируемое сопротивление нагрузки R н. С помощью ключей S 1 и S 2устанавливаются различные режимы работы линии. Напряжение и ток линии контролируются универсальным цифровым прибором VA источника. Напряжение на нагрузке измеряется вольтметром PV 2

Порядок выполнения экспериментальной части

1. Ознакомиться с оборудованием и измерительными приборами, необходимыми для проведения эксперимента.

2. Собрать электрическую цепь, соответствующую схеме замещения (рис.1) и показать её преподавателю или лаборанту.

3. Выполнить опыт холостого хода линии передачи, разомкнув ключи S 1и S 2. Установить заданное преподавателем напряжение U ₁. Занести в протокол значения U ₁. Измерить значения I и U ₂и занести ихв таблицу.

Величину U ₁во всех последующих опытах поддерживать одинаковой.

4. Выполнить опыт короткого замыкания, замкнув ключ S 1. Измерить значения I и U ₂и занести их в таблицу.

5. Выполнить опыт с различной нагрузкой линии, разомкнув ключ S 1и замкнув ключ S 2. Сопротивление нагрузки изменять таким образом, чтобы ток линии изменялся через 0, 1 I к.з. Соответствующие значения токов I и напряжений U ₂занести в таблицу.

6. Вычислить по результатам каждого измерения сопротивление нагрузки R н, мощность в нагрузке Р ₂, мощность потерь в линии D Р и КПД линии h.

Для вычислений использовать формулы:

.

Величину сопротивления линии передачи R _л определить из опыта короткого замыкания.

7. Построить зависимости P ₂(I), D P (I), U ₂(I), h (I) при изменении тока в линии от I = 0 до I = I к.з.

8. Определить по экспериментальным данным условие, при котором в нагрузке выделяется максимальная мощность и условия при котором КПД линии составляет 0, 9 – 0, 95.

9. По результатам физического эксперимента сделать выводы.

Таблица

Контрольные вопросы

1. Назовите режимы работы линии передачи и поясните их особенности.

Выделяют три основных режима работы:

· Нагрузочный (или согласованный);

· Режим короткого замыкания;

· Режим холостого хода.

Нагрузочный или согласованный режим работы представляет собой режим, при котором происходит передача нагрузки повышенной мощности от источника. В этом режиме сопротивление нагрузки равно внутреннему сопротивлению источника, при этом расходуется максимальная мощность.

Режим холостого хода характеризует электрическую цепь, когда она находится в разомкнутом состоянии, а сопротивление нагрузки отсутствует полностью или отключено.

В этом режиме работы зажимы источника энергии замкнуты проводником («закорочены»), при этом его сопротивление близко к нулю. Часто, короткое замыкание происходит в тех случаях, когда соединяются два провода, которые связывают между собой источник и приёмник в цепи, как правило, их сопротивление незначительно.

2. Назовите основные части промышленной линии передачи.

Различают воздушные и кабельные линии электропередачи.

3. Укажите основные причины, вызывающие потери напряжения в линии передачи.

· Сопротивление на соединениях;

· Заниженное сечение линии;

· Неправильное распределение нагрузки по фазам.

4. Поясните, как экспериментальным путём определить сопротивление линии передачи и внутреннее сопротивление источника энергии.

Способ определения сопротивления линии передачи включает в себя проведение множества синхронных измерений токов и напряжений на двух концах линии, уточнение величин измеренных напряжений и токов, а также оценку полного характеристического сопротивления линии с учетом параметров ее эквивалентной схемы, вычисление значения полного характеристического сопротивления. Устройство, реализующее данный способ, содержит множество датчиков напряжения и тока, позволяющих проводить многократные замеры в двух заранее выбранных местоположениях на линии электропередачи, множество систем измерения, каждая из которых предназначена для приема набора измеренных напряжений и токов, главную систему, принимающую и обрабатывающую данные, поступающие от группы систем измерений. При этом получаемые главной системой напряжения и токи синхронны во времени, а сама система обеспечивает уточнение измеренных величин путем регулирования одного или более параметров эквивалентной схемы линии электропередачи. Также главная система вычисляет на основе измеренных значений токов и напряжений полное характеристическое сопротивление для участка линии электропередачи.

Найти внутреннее сопротивление источника энергии экспериментально можно проделав опыт холостого хода и опыт короткого замыкания.

5. Перечислите условия возникновения короткого замыкания и поясните в чём его опасность.

Основной причиной возникновения коротких замыканий является нарушения изоляции электрооборудования.

Нарушения изоляции вызываются:

· Перенапряжениями (особенно в сетях с изолированными нейтралями),

· Прямыми ударами молнии,

· Старением изоляции,

· Механическими повреждениями изоляции, проездом под линиями негабаритных механизмов,

· Неудовлетворительным уходом за оборудованием.

Последствия коротких замыканий следующие:

· Механические и термические повреждения электрооборудования.

· Возгорания в электроустановках.

· Снижение уровня напряжения в сети, ведущее к уменьшению вращающего момента электродвигателей, их торможению, снижению производительности или даже к опрокидыванию их.

· Выпадение из синхронизма отдельных генераторов, электростанций и частей электрической системы и возникновение аварий, включая системные аварии.

· Электромагнитное влияние на линии связи, коммуникации и т.п.

6. Перечислите меры, применяемые для повышения КПД промышленных линий электропередач.

снижение потерь энергии во внутризаводских сетях и линиях электропередачи;

реконструкцию электрических сетей без изменения напряжений;

включение под нагрузку резервных линий электропередачи;

внедрение новой энергосберегающей техники и технологии.

7. Назовите условия передачи максимальной мощности от источника к приёмнику (согласованный режим).

Приемник получает от источника наибольшую активную мощность, если его комплексное сопротивление является сопряженным с комплексным внутренним сопротивлением источника.