| Министерство 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 ΔU возрастает.
Напряжение U2
, мощность, отдаваемая генератором в линию P1
, КПД и ΔU 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 η = 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
 .
|
