Мета
1. З'ясувати який вплив робить навантаження лінії і опір її проводів на напругу приймача.
2. Визначити потужність втрат в проводах і ККД лінії електропередачі.
Теоретичне обгрунтування
Кожен приймач електричної енергії розрахований на певну номінальну напругу. Так як приймачі можуть знаходитися на значних відстанях від їх живлять електростанцій, то втрати напруги в проводах мають важливе значення. Допустимі втрати напруги в проводах для різних установок не однакові, але не перевищують 4-6% номінальної напруги.
На рис. наведена схема електричної ланцюга, що складається з джерела електричної енергії, приймача і довгих сполучних проводів. При проходженні по ланцюгу електричного струму I показання вольтметра U1, включеного до початку ліній, більше показань вольтметра U2, включеного в кінці ліній.
Зменшення напруги в лінії у міру віддалення від джерела викликано втратами напруги в дротах лінії Ui = U1-U2 і чисельно дорівнює падінню напруги. Відповідно до закону Ома, падіння напруги в дротах лінії дорівнює добутку струму в ній на опір проводів: Uii = I * R тоді Ui = U1-U2 = Uii = - Опір проводів лінії.
Потужність втрат в лінії можна визначити двома способами:
Pi = Ui * I = (U1-U2) * I або Pii = I * R
Зменшити втрати напруги і втрати потужності в лінії електропередачі можна зменшуючи силу струму в проводах або збільшуючи перетин проводів з метою зменшення їх опору. Силу струму в проводах можна зменшити збільшуючи напругу на початку лінії.
ККД лінії електропередачі визначається відношенням потужності, що віддається електроприймачі, до потужності, що надходить у лінію, або відношенням напруги в кінці лінії до напруги на її початку:
Схема передачі електричної енергії:
Прилади й устаткування
Два вольтметра і амперметр електромагнітної системи, ламповий реостат, двополюсний автоматичний вимикач, з'єднувального проводу.
Порядок виконання роботи
Ознайомитися з приладами і устаткуванням, призначеними для виконання лабораторної роботи, записати їх технічні характеристики.
Подати в ланцюг напругу. Змінюючи навантаження за допомогою лампового реостата, при трьох її значеннях записати показання приладів у таблиці.
Обчислити втрати двома способами:
1. Як різниця напруги в кінці і на початку ліній.
2. Як твір сили струму на опір проводів.
Визначити потужність втрат в лінії і ККД. Результати обчислень занести в таблицю.
Таблиця зміни числа споживачів:
Змінюємо напругу на початку і кінці ліній.
Дані спостережень | Результати обчислень | |||||||
Лампи, Вт | U1 | U2 | I | U | Pвх | Рвих | Р | % |
40 | 150 | 149 | 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 | 45 | 44,4 | 0,6 | 98,7 |
; ;; ;;
; ;; ;;
; ;; ;;
Висновок
На основі проведеного досліду з'ясували, що факторами, що впливають на втрати в лініях є: довжина ліній; перетин провідника; склад матеріалу і кількість споживачів. Чим більше споживачів, тим менше ККД. . Зменшити втрати напруги і втрати потужності в лінії електропередачі можна зменшуючи силу струму в проводах або збільшуючи перетин проводів з метою зменшення їх опору.
Відповіді на контрольні питання
Різниця напруг на початку і кінці ліній дорівнює падінню напруги в проводах і називається втратою напруги.
U = IR
Опір проводів залежить від матеріалу з якого вони виготовлені, площі поперечного перерізу і довжини цих проводів.
ККД лінії визначається відношенням потужності, що віддається електроприймачі, до потужності, що надходить у лінію, або відношенням напруги в кінці лінії до напруги на її початку.
Чим вище робоча напруга, тим нижче сила струму, а отже менше втрат.