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 техни
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.