Исследование линии передачи электроэнергии в лабораторных условиях.

 

Электрические схемы являются схемами замещения реальных цепей. При этом сопротивления цепи могут быть рассмотрены, как эквиваленты каких-то потребностей.

Реальный приемник можно заменить на схеме переменным сопротивлением R_пр, обеспечивающим изменение тока I в цепи в тех же пределах, что и в реальных условиях. А сопротивление линии заменяем сопротивлением . Получаем схему для исследования рис. 2.

 

Рис. 2

 

При исследовании сопротивления соединительных проводов и внутренним сопротивлением источника ЭДС пренебрегаем. Будем использовать падение напряжения на входе линии U_I=const.

Предварительно ознакомимся с некоторыми новыми терминами и величинами, характеризующими работу источника электрической энергии.

Приемники электрической энергии, включенные во внешнюю цепь, называются иначе нагрузкой источника.

Включить источник под нагрузку – значит присоединить к его зажимам с помощью рубильника приемники, потребляющие электрическую энергию.

- Увеличить нагрузку на источник - значит взять от него большой ток во внешнюю цепь;

- Уменьшить нагрузку – значит взять меньший ток.

Для изменения нагрузки нужно изменить сопротивление внешней цепи, т.е. сопротивление приемников. Это подтверждает следствие из закона Ома.

, где

U – напряжение на зажимах источника;

R - сопротивление внешней цепи.

Из формулы видно, что если напряжение на зажимах источника будет оставаться неизменным, то всякое изменение сопротивления внешней цепи будет приводить к изменению величины тока.

Нагрузка бывает постоянная и переменная. Если величина тока во внешней цепи не меняется, такую нагрузку называют постоянной, если же величина тока во внешней цепи изменяется, нагрузку называют переменной.

Приемники электрической энергии очень разнообразны. К ним относятся:

- электрические лампы;

- нагревательные приборы (электрические плитки, печи, чайники и т.д.);

- электрические двигатели;

- различные специальные приборы.

- к приемникам электрической энергии относятся и провода, по которым поступает ток от источника к перечисленным выше приемникам, поскольку в проводах также расходуется часть энергии на преодоление их сопротивления .

Для нормальной работы приемников требуется определенное напряжение, которое называется их номинальным, или расчетным напряжением.

Каждый источник электрической энергии рассчитывается на определенные значения тока и напряжения. Эти значения, называемые расчетными, или номинальными указываются в паспорте источника. Превышение номинальных значений тока при эксплуатации источников приводит к их перегреву и выходу из строя.

После этих предварительных замечаний перейдем к рассмотрению режимов работы источника, которые характеризуются режимами холостого хода, короткого замыкания, согласованным и номинальным режимам.

Все эти режимы рассмотрим на примере линии передачи электроэнергии к приемнику по проводам; она содержит два последовательно включенных сопротивлениях R_л и R_пр. При изменении одного из (например R_пр) от бесконечности до нуля и при неизменном напряжении U₁ = Е₁ на зажимах цепи.

 

 

Рис. 3

 

Ток в такой цепи и принимает при R_пр.= нулевое значение , а при R_пр=0 - наибольшее значение .

Режим холостого хода

Режимом холостого хода называется такой режим, при котором источник готов к питанию приемников, т.е. обладает электродвижущей силой, но внешняя цепь к нему не подсоединена.

 

 

Рис.4

 

Для большинства источников электрической энергии такой режим безопасен, однако он экономически невыгоден, т.к. ведет к непроизводительному расходу энергии.

Основная особенность характеризующая режим холостого хода любого источника заключается в бесконечно большом сопротивлении во внешней цепи R_XX ≈ , поскольку в цепь включен участок воздуха (между зажимами рубильника) практически не имеющий свободных электронов.

Вольтметр, подключенный к зажимам источника, образует его внешнюю цепь и является единственным приемником работающим на холостом ходе. Однако сопротивление вольтметра очень велико, поэтому ток в цепи источника мал, а следовательно, потери также невелики.

Сопротивление источника делают обычно небольшим, чтобы уменьшить внутреннее падение напряжения IR_Вт, таким путем добиваются увеличения напряжения на зажимах источника для рационального использования его во внешней цепи. В режиме холостого хода R_пр.= , U₁ = U₂. на холостом ходу вольтметр измеряет величину, очень близкую к электродвижущей силе U ≈ Е.

⇐ Предыдущая1234Следующая ⇒

Поделиться:

Воспользуйтесь поиском по сайту: