Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!

Основные теоретические положения

Генерирование электрической энергии осуществляется на электрической станции, где напряжение поддерживается постоянным и передается по двухпроводной линии к приемникам электроэнергии, имеющим сопротивление R _п. Линия электропередач имеет сопротивление r _л, на котором часть передаваемого от генератора напряжения теряется (рис. 5).

В условиях действующей электрической установки напряжение U ₁ и сопротивление линии r _л практически остаются неизменными, поэтому ток I зависит только от нагрузки, подключенной в конце линии, определяемой сопротивлением приемника электроэнергии R _п.

Кривые зависимостей потребляемой Р ₂ и подведенной Р ₁ мощностей, напряжения U ₂ на зажимах приемника и коэффициента полезного действия η от силы тока показаны на рис. 6.

При двух предельных значениях сопротивления R _п – ∞ и 0 – потребляемая мощность равна нулю, так как в первом случае, когда линия разомкнута, ток в ней равен нулю, а во втором – напряжение U ₂ равно нулю. Следовательно, некоторому определенному значению R _п соответствует наибольшее (при данных U ₁ и r _л) значение мощности Р ₂.

а б в

Рис. 6. Кривые зависимостей P = f (I) (а), U ₂ = f (I) (б) и η = f (I) (в)

Потребляемая мощность Р ₂ максимальна, когда значение сопротивления нагрузки равно сумме значений сопротивлений устройств, передающих энергию. Выполнение условия R _п = r _л называется согласованием сопротивлений и применяется в устройствах электросвязи, автоматики и других, при этом η = 0,5, т. е. половина энергии теряется в линии. Такой низкий КПД совершенно неприемлем для электроэнергетических систем, где потеря энергии при передаче не должна превышать 10 %.

В режиме холостого хода, когда линия разомкнута (R _п = ∞), ток в ней равен нулю. В режиме нагрузки при уменьшении R _п ток будет возрастать. В режиме короткого замыкания, когда R _п = 0, ток достигнет максимального значения и при неизменном напряжении будет определяться только сопротивлением линии электропередачи r _л, т. е. .Значение тока короткого замыкания значительно превышает значение номинального тока и является опасным для всех элементов электрической цепи, поэтому в цепях предусматривают защиту от режима короткого замыкания плавкими предохранителями и другими специальными автоматическими устройствами.

В нормальных условиях работы происходит падение напряжения на омическом сопротивлении r _л при протекании тока I в линии: . Падение напряжения пропорционально току и сопротивлению линии.

При постоянном напряжении U ₁ на шинах линии напряжение на зажимах электроприемника будет меняться:

. (20)

Экспериментально падение напряжения может быть определено как разность напряжений: .

Сопротивление проводов электрической линии также определяется опытным путем на основании закона Ома:

. (21)

Подведенная мощность источника электрической энергии

, (22)

где P ₂ – мощность приемника;

Δ P – потери мощности в линии,

. (23)

Зная подведенную Р ₁ и потребляемую Р ₂ мощности, можно определить коэффициент полезного действия линии передачи по формуле:

, (24)

где ; ,

или (24а)

Для сокращения потерь в линии и увеличения КПД следует уменьшать ток в проводах, что при неизменной передаваемой мощности вызывает необходимость применения более высокого напряжения для передачи электрической энергии на значительные расстояния. Рассмотрим пример, подтверждающий это положение. Пусть мощность Р ₁ передавалась при напряжении U ₁. Затем напряжение в линии повысили в 10 раз: . Подсчитаем потери в линии для такого напряжения при условии, что мощность P ₁ осталась неизменной, а сопротивление линии равно r _л.

Ток в линии при напряжении U ₁

(25)

Ток в линии при напряжении

(26)

Потери в линии при напряжении U ₁

(27)

Потери в линии при напряжении

(28)

т. е. потери в линии при повышении напряжения в 10 раз уменьшились в 100 раз.

Схема установки

Для проведения исследований необходимо собрать схему установки (рис. 7), питание которой осуществляется постоянным током. Двухпроводная линия электропередачи в схеме имитируется двумя одинаковыми сопротивлениями.

⇐ Предыдущая 1 2 345 6 Следующая ⇒