Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и электропередачи

Лабораторная работа. Выяснить какое влияние оказывает нагрузка линии и сопротивление её проводов на напряжение приемника.

Лабораторная работа

Цель

1. Выяснить какое влияние оказывает нагрузка линии и сопротивление её проводов на напряжение приемника.

2. Определить мощность потерь в проводах и КПД линии электропередачи.

Теоретическое обоснование

Каждый приёмник электрической энергии рассчитан на определённое номинальное напряжение. Так как приёмники могут находиться на значительных расстояниях от питающих их электростанций, то потери напряжения в проводах имеют важное значение. Допустимые потери напряжения в проводах для различных установок не одинаковы, но не превышают 4-6% номинального напряжения.

На рис. приведена схема электрической цепи, состоящая из источника электрической энергии, приёмника и длинных соединительных проводов. При прохождении по цепи электрического тока I показания вольтметра U1 , включённого в начале линий, больше показаний вольтметра U2 , включённого в конце линий.

Уменьшение напряжения в линии по мере удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии Ui =U1 -U2 и численно равно падению напряжения. Согласно закону Ома, падение напряжения в проводах линии равно произведению тока в ней на сопротивление проводов: Uii =I*R тогда Ui =U1 -U2 =Uii = - сопротивление проводов линии.

Мощность потерь в линии можно определить двумя способами:

Pi =Ui *I=(U1 -U2 )*I илиPii =I*R

Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления. Силу тока в проводах можно уменьшить увеличивая напряжение в начале линии.

КПД линии электропередачи определяется отношением мощности, отдаваемой электроприёмнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в её начале:

Схема передачи электрической энергии:


Приборы и оборудование

Два вольтметра и амперметр электромагнитной системы, ламповый реостат, двухполюсный автоматический выключатель, соединительного провода.

Порядок выполнения работы

Ознакомиться с приборами и оборудованием, предназначенными для выполнения лабораторной работы, записать их технические характеристики.

Подать в цепь напряжение. Изменяя нагрузку с помощью лампового реостата, при трёх её значениях записать показания приборов в таблице.

Вычислить потери двумя способами:

1. Как разность напряжений в конце и начале линий.

2. Как произведение силы тока на сопротивление проводов.

Определить мощность потерь в линии и КПД. Результаты вычислений занести в таблицу.

Таблица изменения числа потребителей:

Изменяем напряжение в начале и конце линий.

Данные наблюдений Результаты вычислений
Лампы, Вт U1 U2 I U Pвх Рвых 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

; ; ; ; ;

; ; ; ; ;

; ; ; ; ;

Вывод

На основе проведённого опыта выяснили, что факторами, влияющими на потери в линиях являются: протяжённость линий; сечение проводника; состав материала и количество потребителей. Чем больше потребителей, тем меньше КПД. . Уменьшить потери напряжения и потери мощности в линии электропередачи можно уменьшая силу тока в проводах либо увеличивая сечение проводов с целью уменьшения их сопротивления.

Ответы на контрольные вопросы

Разность напряжений в начале и конце линий равна падению напряжения в проводах и называется потерей напряжения.

U=IR

Сопротивление проводов зависит от материала из которого они изготовлены, площади поперечного сечения и длины этих проводов.

КПД линии определяется отношением мощности, отдаваемой электроприемнику, к мощности, поступающей в линию, или отношением напряжения в конце линии к напряжению в ее начале.

Чем выше рабочее напряжение, тем ниже сила тока, а следовательно меньше потерь.