Электрические цепи переменного тока
Способы снижения потерь электроэнергии при её передаче от источника к потребителю. Передача электрической энергии на расстояние и оценка величины потерь в линии. Электрооборудование животноводческих ферм, схемы электрической цепи и анализ сопротивления.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | контрольная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 18.09.2018 |
| Размер файла | 159,5 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Электрические цепи переменного тока
ЦЕЛЬ РАБОТЫ: Ознакомление с основными способами снижения потерь электроэнергии при её передаче от источника к потребителю
ПРИБОРЫ И ОБОРУДОВАНИЕ: Лабораторный стенд ЛЭ-2, ваттметр Д5064 (диапазон измерения: 75В, 1А), осциллограф, комплект соединительных проводов.
КРАТКИЕ ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ПОЛОЖЕНИЯ
В электротехнике используется переменный ток (напряжение, ЭДС) изменяющиеся по закону
i = Im cos (wt + i)i u = Um cos (wt + u ),
где i, u - мгновенное значение тока, напряжения;
Im, Um - амплитуда тока, напряжения;
w = 2f - круговая частота;
f = 1/Т - циклическая частота;
Т - период;
i u - начальная фаза тока, напряжения.
Промышленный переменный ток имеет частоту f = 50 Гц.
В цепи, содержащей индуктивное сопротивление, ток и напряжение сдвинуты по фазе на угол = u - i. При этом ток отстаёт от напряжения, т.е. 00 900. Если принципиальная схема потребителя электрической энергии имеет вид, приведенный на рис.1, и напряжение имеет начальную фазу u = 0, то для тока в подводящей цепи будет справедливо соотношение :
i = Im cos (wt -).
Для действующего значения тока в подводящей цепи будет справедлива запись:
где XL = w L - индуктивное сопротивление.
Связь токов в схеме (рис.1) наглядно иллюстрируется с помощью треугольника токов (рис.2)
Умножив треугольник тока на напряжение, получим треугольник мощностей (рис.3). При этом S называют полной мощностью, измеряют в ВА (вольтамперы), Р - активной (Вт), а Q - реактивной (Вар - вольт-амперы реактивные) мощностью.
Мощности связаны с напряжением и током соотношениями:
S = U I ; P = U I cos ; Q = U I sin (3)
где U , I - действующие значения напряжения и тока,
cos - коэффициент мощности, имеет важное практическое значение. Он показывает, какая доля активной мощности содержится в полной, подводимой к потребителю, мощности S.
ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ НА РАССТОЯНИЕ И ПУТИ СНИЖЕНИЯ ПОТЕРЬ В ЛИНИИ
Рассмотрим процесс передачи электрической энергии от источника (электростанция) к потребителю (животноводческое предприятие). Линия электропередачи (ЛЭП) может иметь длину десятки, сотни и тысячи километров. Если сопротивление проводов чисто активно и имеет некоторое конечное значение Rn, то мощность омических потерь электроэнергии, уходящей на нагрев проводов ЛЭП
Р п = I2 Rп ,
т.е. зависит от тока как I2.
В этом случае напрашивается вывод, что снизить потери можно путём трансформации электрической энергии. В начале ЛЭП ставят повышающие трансформаторные подстанции, имеющие коэффициент трансформации по напряжению десятки и сотни, что обеспечивает соответствующее уменьшение тока в ЛЭП. При этом в сотни и тысячи раз снижается мощность Рп. У потребителя ставятся понижающие электрические подстанции, преобразующие напряжение до уровня потребительского значения 0,4/0,23 кВ.
Другая неприятность здесь связана с тем, что за счёт наличия в электроустановках и элементах автоматики большого количества индуктивных элементов, на входе предприятия cos 1, т.е. имеется реактивная мощность Q, приводящая к возрастанию тока в ЛЭП на 20...30 и более процентов.
На практике при передаче электрической энергии потребителям с целью снижения потерь стремятся уменьшить сдвиг фаз , т.е. повысить значение cos . С этой целью используют различного рода компенсаторы сдвига фаз, подключаемые непосредственно к нагрузке.
Учитывая, что сопротивление потребителей электрической энергии имеет чаще всего активно-индуктивный характер, простейшим компенсатором может являться ёмкость Ск (рис. 4).
Подбирая величину ёмкости Ск можно угол сдвига фаз уменьшить до нуля. При этом будет обеспечено условие cos =1, а S = Р.
Использование конденсаторов для улучшения cos основано на том, что воспринимаемый ими ток опережает напряжение на 900. При этом в ёмкости Ск запасается энергия в ту часть периода колебаний, когда уменьшается магнитное поле индуктивности L (рис. 4). Происходит обмен энергией между реактивными элементами L и Ск в искусственно образованном колебательном контуре. Здесь реактивная мощность по прежнему поставляется к потребителю, но уже не от генератора или трансформаторной подстанции, а от ёмкости Ск. Линия передачи энергии освобождается от реактивного тока IL и потери энергии уменьшаются.
ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ
Экспериментальное исследование следует начинать с ознакомления с измерительными приборами и стендом. После этого рекомендуется придерживаться следующей методики.
1. Собрать электрическую схему (рис.5), содержащую в качестве потребителя резистор R1 и представить её для проверки преподавателю. Подключить к исследуемой нагрузке двухлучевой осциллограф (с помощью преподавателя).
Рис. 5
2. Установить ручку автотрансформатора в крайнее положение, вращая её против часовой стрелки.
3. Включить питание стенда и установить напряжение U = 50...75 В.
4. Снять показания приборов и занести их в табл. 1.
5. Включить питание схемы (тумблер «ЛАТР»). Подключить параллельно резистору R1 две последовательно соединённые катушки L1 и L2. Включить питание схемы снять показания приборов и занести их в табл.1. Зарисовать осциллограмму напряжения и тока в цепи.
6. Выключить питание схемы. Подключить к цепи R1, L1, L2 блок конденсаторов С1. Манипулируя тумблерами набрать величину ёмкости Ск таким образом, чтобы сдвиг фаз по осциллографу или мощность Р были минимальными.
Снять показания приборов и значение ёмкости С1 и занести их в табл.1.
По результатам измерений определить величины R1, XL, Z, cos и для трёх случаев соединений элементов цепи. При определении следует пользоваться таблицей значений тригонометрических функций (см. Приложение).
Таблица 1.
|
Цепь |
U, B |
I, A |
P, Вт |
cos |
Ск |
Z |
||
|
R1 = Ом |
||||||||
|
R1, L |
-- |
|||||||
|
R1, L, C |
При вычислении значений R1 Z, cos следует пользоваться законом Ома:
и соотношением cos = .
При определении ХL следует учесть, что
Угол сдвига фаз определяется по известному cos из Приложения.
Значение Ск можно найти из условия, что при идеальной компенсации сопротивления индуктивности L и ёмкости Ск равны, т.е.
Построить (в масштабе) треугольник мощностей для цепи( RL без подключения ёмкости Ск).
ЛИТЕРАТУРА
электроэнергия цепь сопротивление потеря
Богданович П.Ф., Григорьев Д.А. Основы энергосбережения. (курс лекций) - Гродно, 2004. с. 84-89.
Филаткин П.А. Электрооборудование животноводческих ферм. - М.: Агропромиздат. 1987. с. 29-41
ПРИЛОЖЕНИЕ
Тригонометрические функции угла
|
, град |
sin |
cos |
, град |
sin |
cos |
, град |
sin |
cos |
|
|
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 |
0.000 0.017 0.035 0.052 0.070 0.087 0.105 0.122 0.139 0.157 0.174 0.191 0.208 0.225 0.242 0.259 0.276 0.292 0.309 0.326 0.342 0.358 0.375 0.391 0.407 0.423 0.438 0.454 0.469 0.485 0.500 |
1.000 0.9998 0.9994 0.9986 0.998 0.996 0.995 0.993 0.990 0.988 0.985 0.982 0.978 0.974 0.970 0.966 0.961 0.956 0.951 0.945 0.940 0.934 0.927 0.920 0.913 0.906 0.899 0.891 0.883 0.874 0.866 |
31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 |
0.515 0.530 0.545 0.559 0.574 0.588 0.602 0.616 0.629 0.643 0.656 0.669 0.682 0.695 0.707 0.719 0.731 0.743 0.755 0.766 0.777 0.788 0.799 0.809 0.819 0.829 0.839 0.848 0.857 0.866 |
0.857 0.848 0.839 0.829 0.819 0.809 0.799 0.788 0.777 0.766 0.755 0.743 0.731 0.719 0.707 0.695 0.682 0.669 0.656 0.643 0.629 0.616 0.602 0.588 0.574 0.559 0.545 0.530 0.515 0.500 |
61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 |
0.875 0.883 0.891 0.899 0.906 0.913 0.920 0.927 0.934 0.940 0.945 0.951 0.956 0.961 0.966 0.970 0.974 0.978 0.982 0.985 0.988 0.990 0.992 0.9945 0.996 0.998 0.9986 0.9994 0.9998 1.000 |
0.485 0.469 0.454 0.438 0.423 0.407 0.391 0.375 0.358 0.342 0.326 0.309 0.292 0.276 0.259 0.242 0.225 0.208 0.191 0.174 0.157 0.139 0.122 0.105 0.087 0.070 0.052 0.035 0.017 0.000 |
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Основные понятия, определения и величины, характеризующие трехфазные электрические цепи. Источник электрической энергии в трехфазной цепи. Способы соединения фаз источника трехфазного тока и соотношения. Соединение приемников звездой и треугольником.
контрольная работа [240,1 K], добавлен 19.01.2011Анализ трехфазной цепи при включении в нее приемников по схеме "треугольник". Расчет двухконтурной электрической цепи. Метод эквивалентных преобразований для многоконтурной электрической цепи. Метод применения законов Кирхгофа для электрической цепи.
курсовая работа [310,7 K], добавлен 22.10.2013Передача электрической энергии от источника к потребителю в трехфазной трехпроводной системе с помощью линейных приводов. Второй закон Кирхгофа. Схемы соединения звездой трехфазного потребителя. Определение фазного тока потребителя по закону Ома.
лабораторная работа [492,6 K], добавлен 01.02.2010Определение эквивалентного сопротивления и напряжения электрической цепи, вычисление расхода энергии. Расчет силы тока в магнитной цепи, потокосцепления и индуктивности обмоток. Построение схемы мостового выпрямителя, выбор типа полупроводникового диода.
контрольная работа [1,3 M], добавлен 28.12.2013Расчет линейной электрической цепи постоянного тока с использованием законов Кирхгофа, методом контурных токов, узловых. Расчет баланса мощностей цепи. Определение параметров однофазной линейной электрической цепи переменного тока и их значений.
курсовая работа [148,1 K], добавлен 27.03.2016Исследование режима работы основных элементов электрической цепи: источника (генератора), приемника и линии электропередачи на примере цепи постоянного тока. Влияние тока в цепи или сопротивления нагрузки на параметры режимов работы элементов цепи.
лабораторная работа [290,8 K], добавлен 22.12.2009Требования по технике безопасности. Трехфазная цепь при соединении потребителей по схемам "звезда" и "треугольник". Однофазного счетчика электрической энергии. Опыт холостого хода трансформатора, короткого замыкания. Работа люминесцентной лампы.
методичка [721,6 K], добавлен 16.05.2010Описание схемы и определение эквивалентного сопротивления электрической цепи. Расчет линейной цепи постоянного тока, составление баланса напряжений. Техническая характеристика соединений фаз "треугольником" и "звездой" в трехфазной электрической цепи.
контрольная работа [1,7 M], добавлен 27.06.2013Явление резонанса в цепи переменного тока. Проверка закона Ома для цепи переменного тока. Незатухающие вынужденные электрические колебания. Колебательный контур. Полное сопротивление цепи.
лабораторная работа [46,9 K], добавлен 18.07.2007Расчет токов во всех ветвях электрической цепи методом применения правил Кирхгофа и методом узловых потенциалов. Составление уравнения баланса мощностей. Расчет электрической цепи переменного синусоидального тока. Действующее значение напряжения.
контрольная работа [783,5 K], добавлен 05.07.2014Линейные цепи постоянного тока, вычисление в них тока и падения напряжения, сопротивления. Понятие и закономерности распространения тока в цепях переменного тока. Расчет цепей символическим методом, реактивные элементы электрической цепи и их анализ.
методичка [403,7 K], добавлен 24.10.2012Произведение расчетов разветвленной цепи постоянного тока с несколькими источниками электрической энергии; цепи переменного тока с параллельным соединением приемников, трехфазной цепи при соединении "звездой"; однокаскадного низкочастотного усилителя.
контрольная работа [2,2 M], добавлен 31.01.2013Основные законы и методы анализа линейных цепей постоянного тока. Линейные электрические цепи синусоидального тока. Установившийся режим линейной электрической цепи, питаемой от источников синусоидальных ЭДС и токов. Трехфазная система с нагрузкой.
курсовая работа [777,7 K], добавлен 15.04.2010Моделирование электрической цепи с помощью программы EWB-5.12, определение значение тока в цепи источника и напряжения на сопротивлении. Расчет токов и напряжения на элементах цепи с использованием формул Крамера. Расчет коэффициента прямоугольности цепи.
курсовая работа [86,7 K], добавлен 14.11.2010Определение влияния активного, индуктивного и емкостного сопротивления на мощность и сдвиг фаз между током и напряжением в электрической цепи переменного тока. Экспериментальное исследование резонансных явлений в параллельном колебательном контуре.
лабораторная работа [393,4 K], добавлен 11.07.2013Изучение неразветвленной цепи переменного тока. Особенности построения векторных диаграмм. Определение фазового сдвига векторов напряжения на активном и индуктивном сопротивлении. Построение векторной диаграммы и треугольников сопротивления и мощностей.
лабораторная работа [982,7 K], добавлен 12.01.2010Сила тока в резисторе. Действующее значение силы переменного тока в цепи. График зависимости мгновенной мощности тока от времени. Действующее значение силы переменного гармонического тока и напряжения. Сопротивление элементов электрической цепи.
презентация [718,6 K], добавлен 21.04.2013Исследование характера изменений параметров электрической цепи. Составление компьютерной схемы. Построение графиков при изменении величины активного сопротивления и индуктивности катушки. Исследование при изменении величины активного сопротивления.
лабораторная работа [733,7 K], добавлен 11.01.2014Исследование основных особенностей электромагнитных процессов в цепях переменного тока. Характеристика электрических однофазных цепей синусоидального тока. Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Составление полной системы уравнений Кирхгофа.
реферат [122,8 K], добавлен 27.07.2013Расчет сложной электрической цепи постоянного тока. Определение тока в ветвях по законам Кирхгофа. Суть метода расчета напряжения эквивалентного генератора. Проверка выполнения баланса мощностей. Расчет однофазной электрической цепи переменного тока.
контрольная работа [542,1 K], добавлен 25.04.2012
