2015-04-17
331
Всякий потребитель электрической энергии получает энергию от генератора по воздушной или кабельной линии передачи, выполненной из металлического (медного, алюминиевого или стального) провода и обладающей большим или меньшим сопротивлением. Это сопротивление обуславливает падение напряжения и потерю мощности в линии.
При изменении нагрузки линии (тока потребителя) падение напряжения и потеря мощности в линии изменяются, что сказывается на работе потребителя.
Для теоретического и экспериментального изучения процессов в двухпроводной линии постоянного тока пользуются схемой замещения, изображенной на рис. 2-1.
Рис. 2-1. Схема замещения линии передачи энергии
На схеме приняты следующие обозначения:
RЛ – сопротивление линии передачи;
RН – сопротивление потребителя, которое может меняться от 0 до ∞
I – ток в линии передачи и у потребителя.
|
|
U 1 – напряжение в начале линии,
U 2 – напряжение в конце линии у потребителя.
Падение напряжения в линии определяется соотношением:
|
|
|
∆U = U 1 – U 2 = RЛ I, (2.2)
откуда
R л = Δ U/I. (2.3)
Энергетический процесс в схеме характеризуется соотношением мощностей:
Р 1– мощность, получаемая линией от генератора;
P 1 = U 1 I = (R л + R н ) I ² (2.4)
Р 2 – мощность, отдаваемая линией потребителю;
Р 2 = U 2 I = R н I ² (2.5)
∆P – потеря мощности в линии
∆P = R л I ² (2.6)
Коэффициент полезного действия линии η может быть определен из соотношения:
|
|
Для определения к.п.д. линии передачи энергии в предельных режимах работы (режимы холостого хода и короткого замыкания) удобнее пользоваться формулой, которую можно получить воспользовавшись выше приведенными соотношениями (2.4), (2.5), (2.7).
|
|
|
|
|
|
 |
|
Основными режимами работы электрической цепи являются: номинальный режим; режим холостого хода; режим короткого замыкания; согласованный режим.
Номинальным режимом называют такой режим, для которого рассчитан источник электрической энергии или электроприемник. Номинальный режим работы определяют номинальное напряжение, номинальный ток, номинальная мощность (U н, I н, R н).
Шкала номинальных напряжений устанавливается общесоюзными государственными стандартами. Ограничение числа номинальных напряжений диктуется как техническими, так и экономическими соображениями. Номинальное напряжение U н влияет на выбор необходимой электрической изоляции и на конструктивное выполнение элементов электрических установок.
|
|
|
Значение номинальных токов I н электрических генераторов и электроприемников лимитируется предельно допустимыми температурами нагрева этих устройств.
Номинальная мощность Р н для электрического генератора – это наибольшая полезная мощность, которую он в нормальных (номинальных) условиях работы может отдавать во внешнюю цепь. Номинальная мощность для электродвигателей – это наибольшая полезная мощность на валу, которую двигатель способен длительно развивать при нормальных условиях работы. Для остальных приемников (ламп, электронагревательных устройств и др.) номинальная мощность – это электрическая мощность, которую они потребляют при нормальном режиме работы.
Режим холостого хода источника – это режим, при котором ток в нем равен нулю. Для практического осуществления режима холостого хода достаточно отключить один из проводов, при помощи которого источник присоединен к цепи (рис. 2-2).
В режиме холостого хода, т.е. при разомкнутой внешней цепи, ее сопротивление практически равно бесконечности (R н = ∞). Напряжение на внешних зажимах источника в режиме холостого хода U х будет наибольшим и равным э.д.с. источника: U х = Е. Следовательно, э.д.с. источника можно измерить вольтметром, подключенным к его разомкнутым внешним зажимам.
Рис. 2-2. Режим холостого хода Рис. 2-3. Режим короткого замыкания
источника источника
Режим короткого замыкания характеризуется тем, что напряжение на короткозамкнутом участке равно нулю (рис. 2-3), сопротивление на этом участке также равно нулю. Ток на короткозамкнутом участке I к будет наибольшим, во много раз превышающим номинальное значение тока I н, поэтому представляет опасность.
Согласованным режимом называют режим, при котором сопротивление внутренней цепи равно сопротивлению внешней, источник отдает на внешнюю цепь наибольшую мощность. Ток при согласованном режиме I с.р. равен половине тока короткого замыкания:
|
Перечень оборудования:
1. Источник питания.
2. Резисторы: R 2, R р.
3. Измерительные приборы: амперметр и вольтметры.
