Измерение потери напряжения в проводах

Пояснения к работе

В процессе передачи и распределения электроэнергии большое значение имеет фактор потери напряжения в проводах, что связано также с потерей энергии. В результате потери напряжения в линии электропередачи напряжение на конце её у приёмников электрической энергии может оказаться настолько пониженным, что работа их не будет отвечать требованиям норм. Так, например, понижение напряжения у ламп накаливания вызывает резкое уменьшение их светоотдачи; у электродвигателей снижается частота вращения и уменьшается способность к перегрузке. По нормам потеря напряжения в осветительных линиях распределительных электросетей не должна превышать 2,5%, а силовых, питающих электродвигатели,-5% номинального напряжения.В линии электропередачи происходит потеря электрической энергии на нагревание проводов, что обычно учитывается величиной “потери мощности”, характеризующей коэффициент полезного действия. Уменьшение потерь напряжения и мощности в проводах достигается путём уменьшения силы тока в них. Но для передачи определённой мощности P=UI при меньшей силе тока необходимо повысить напряжение, что и делают в процессе электрической энергии.

Цель работы:

1)изучение влияния электрической нагрузки линии и сопротивления её проводов навеличину потери напряжения, величину мощности потерь в проводах и к.п.д. линийэлектропередачи;

2)определение возможной длины электропередачи призаданных значениях потери напряжения в ней, площади поперечного сечения проводов и применения проводов из металлов с различным удельным сопротивлением (медь, алюминий, стал).

Работа выполняется на универсальном стенде, в которомустановлены необходимыеприборы

Рис.3. Схема линии электропередачи с распределенной нагрузкой

Порядок выполненияработы:

1. Записать технические данные электроизмерительных приборов (Уч-к :Ф.Е. Евдокимов, см. стр. 342).

1. Рассчитать сопротивление проводов обоих участков линии( =…).

3. Для случая нагрузки линии только в конце её записать показания приборов в табл.1 (при двух значениях нагрузок).ℓ₁=610м, ℓ₂=1315м; S=1 мм²

4. Определить потерю напряжения ∆U и мощность потерь ∆Р по данным опытов и расчётным путём. Определить к.п.д. линии. Результаты расчётов занести в табл. 2

Таблица 1.

	Данные измерений	Данные расчётов
Номер измерений и расчёта	I₃,мА	U₁,В	U₂,В	∆Р,Вт	∆Up,В	∆Рp,Вт	𝞰,%
1.
2.
3.

5. Включить обе нагрузки в середине линии и, изменяя нагрузку в конце линии, записать показания приборов в таблицу 2. Определить расчётным путём потерю напряжения, мощности потерь и к.п.д. линии. Результаты расчётов записать в таблицу 2.

Таблица 2.

	Данные измерений	Данные расчётов
Номер измер., расчёта	U₁̦₁,В	U₂̦₁,В	U₂̦₂,В	I₁,мА	I2,мА	∆U,В	∆Up,В	∆Рp,Вт
1.
2.
3.

6. Определить какой должна быть линия электропередачи, имеющая такие же сопротивления проводов, как и ее модель, для случаев применения проводов из меди и алюминия.

7. Сделать краткие выводы из проделанной работы, отметив технико-экономическое значение факторов падения напряжения и потери энергии в проводах линии электропередачи.

8. Ответить на следующие вопросы:

а/ по каким формулам можно рассчитать сопротивления проводов двухпроводной линии, потерь напряжения в проводах и мощность потерь электрической энергии “потерю мощности”?

б/ как определить потерю напряжения в линии электропередачи опытным путём %?

в/ как определяется к.п.д. в линии электропередачи?

г/ почему с увеличением длины линии электропередачи необходимо повышать ее рабочее напряжение?

д/ какие материалы наиболее применимы для проводов линий электропередачи?

Указания к выполнению работы:

При нагрузке, сосредоточенной в конце линии, потеря напряжения определяется как разность показания вольтметров

∆U=U₁̦₁−U₂̦₂

Эту же величину расчетным путем определяют по формуле:

∆Uр=I₃(r₁+r₂),

где r₁ и r₂− сопротивления участков линии.

Мощность потерь из опытных данных определяется по формуле:

∆Р=∆U∙I₃

а расчётным путем по формуле: ∆Рp=I₃²(r₁+r₂), причем r₁ = и r₂ =

Коэффициент полезного действия линии электропередачи определяется как отношение мощности, отдаваемой электроприемникам, к мощности, передаваемой в линию:

или

После включения нагрузки в середине линии вследствие увеличения силы тока на первом участке линии потеря напряжения в ней увеличивается. По данным опыта потеря напряжения определится как разность показаний приборов в начале линии и в конце ее:

∆U=U₁̦₁−U₂̦₂

Эту же величину можно определить расчетным путем по формуле:

∆Up=I₁r₁+I₃r₂ , где: I₁=I₂+I₃

Чтобы ответить на вопрос, какой длины может быть действительная линия электропередачи,в которой потеря напряжения и потеря мощности были бы такими же, как и в лабораторной модели, следует исходить из равенства сопротивлений их участков, т.е. ; , где ; ― длины участков действительной линии из медных проводов; 𝛾― удельная проводимость материала проводов модели. Аналогично для проводов из алюминия:

; .

Лабораторная работа № 2