Теоретическое введение

ПЕРЕДАЧА ЭЛЕКТРОЭНЕРГИИ ПОСТОЯННЫМ ТОКОМ

Цель работы:

1) Изучить влияние тока нагрузки на величину потери напряжения и мощности в линии электропередачи

2) Изучить влияние тока нагрузки на к.п.д. линии электропередачи.

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ВВЕДЕНИЕ

Под линией электропередач (ЛЭП) любого напряжения (воздушной или кабельной) понимается электроустановка, предназначенная для передачи электроэнергии. Передача больших количеств электроэнергии на значительные расстояния возможна и экономически целесообразна только по ЛЭП высокого напряжения. При передаче электроэнергии от электростанции к потребителям в ЛЭП имеются потери активной мощности и энергии. Они возникают в кабельных линиях и в трансформаторах и составляют около 10%. Потери активной мощности :

,

где R–сопротивление линии;

– максимальная полная мощность линии;

U– напряжение линии;

cos j– средний коэффициент мощности нагрузки;

Р_max– максимальная мощность нагрузки.

Потери в линиях :

,

где – среднеквадратичная мощность;

8760– число часов в году.

Основными мероприятиями по снижению потерь в ЛЭП служат:

1) применение более высокого напряжения;

2) применение рациональных схем сети;

3) выбор проводов с наименьшей длиной, наибольшим сечением, изготовленными из материала с наименьшим удельным сопротивлением, так как

.

Так же потери происходят при нагреве линии, так как сопротивление зависит от температуры

R=R_o(1+a(t₁-t₀)).

На нагрев в свою очередь влияет продолжительность действия и величина силы тока, протекающего через провода, температура окружающей среды, условия прокладки, материал проводов, характеристика изоляции и т.д.

Простейшей электрической цепью называется система, состоящая из источника электрической энергии, нагрузки и соединительных проводов. Нагрузка может соединяться между собой последовательно (а) и параллельно (б).

а) R_общ=R₁+R₂,

U_общ=U₁+U₂,

I_общ=I₁=I₂.

б) U_общ=U₁=U₂,

I_общ=I₁+I₂.

Номинальными данными источников и приемников являются номинальное напряжение, ток, мощность, cos j, КПД, сопротивление и т.д.

Существует четыре режима работы электрической линии. Рассмотрим цепь, состоящую из источника питания с r_вн, которым можно пренебречь и сопротивления нагрузки R₁. Линия обладает сопротивлением линии R_л.

По закону Ома

,

.

1. Режим работы цепи при R₁=¥, т.е. при отключенной нагрузке называется холостым ходом, при нем

Iхх=0,		Рхх ист=Еiхх­=0,
Uлхх=0,		Рхх нагр=Iхх2R1=0,
U1хх=0,		hхх– максимальный.

2. Режим работы цепи при R₁=0, т.е. при замкнутых накоротко зажимах нагрузки (через нулевое сопротивление), называется коротким замыканием.

– имеет максимальное значение;

– имеет максимальное значение;

;

– имеет максимальное значение;

.

3. Номинальный режим работы при

R₁=R_ном;

I=I_ном;

U₁=U_ном;

U_л=I_нR_л;

Р_ист=ЕI_н=P_{н ист};

Р_нагр=I_н²R_1н=P_{ном нагр}.

4. Режим работы с согласованной нагрузкой. В данном режиме мощность нагрузки максимальная

.

При этом , R₁=R_л, т.е. сопротивление нагрузки равно сопротивлению остальной части цепи. При такой нагрузке теряется половина энергии, так как КПД=50%. Такой режим работы неприемлем в электроустановках с допустимыми потерями до 5%, но предпочтителен в линиях с малой мощностью, где важно не h и DР, а передача большей мощности (устройства автоматики и электрической связи).

Коэффициент полезного действия h ЛЭП

,

Р₂– мощность нагрузки;

Р₁– мощность источника.

Правильность выполнения расчета электрической цепи можно проверить, составив баланс мощностей: сумма мощностей источников å_Рист равна сумме мощностей нагрузок åР_нагр.

åР_ист=åEI+åI_к U_ху,

где Е, I– ЭДС и ток, протекающий через источник Е;

I_к – ток источника тока;

U_ху – напряжение между точками, к которым присоединяется источник тока.