Определение потерь напряжения и мощности в проводах линии и
электропередачи
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 или Pii=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.