Задания на защиту лабораторной работы

 

Целью защиты лабораторной работы является проверка понимания полученных результатов. В процессе защиты работы студент должен по заданию преподавателя:

- объяснять суть изученных методов регулирования напряжения, демонстрировать знание принципиальных схемных решений методов;

- пояснять назначение элементов в схемах каждого из лабораторных экспериментов;

- выполнять сравнительный анализ результатов опытов, осуществленных в рамках каждого из экспериментов, с объяснением причин различия результатов.

 

Лабораторная работа №2. Исследование установившихся режимов

Работы разомкнутой распределительной электрической сети

 

Цель: Измерение параметров установившегося режима работы и исследование влияния параметров ЛЭП на параметры установившегося режима работы разомкнутой распределительной электрической сети.

Аппаратное обеспечение: Лабораторный стенд НТЦ–67 «Распределительные сети систем энергоснабжения».

Время выполнения: 4 часа.

 

Теоретические сведения

 

Под режимом работы электрической сети понимают совокупность процессов, происходящих в сети, и определяющих в любой момент времени ее состояние. Различают три основных режима:

- нормальный установившийся;

- послеаварийный установившийся;

- переходный.

В нормальном и послеаварийном установившихся режимах параметры – токи, напряжения и мощности – находятся в режиме стационарных колебаний. Они плавно изменяются по синусоидальным гармоническим законам с установившимися, не изменяющимися в течение длительного времени, амплитудами и фазами, т.е. по законам со стационарными характеристиками.

В комплексе задач моделирования и исследования условий работы сетей задача расчетаустановившихся режимов работы занимает важное место. Целями расчета являются:

- проверка допустимости параметров режима для элементов сети (проверка допустимости величин напряжений по условиям работы изоляции, величин токов – по условиям нагрева проводов, величин мощностей – по условиям работы источников активной и реактивной мощности);

- оценка качества электроэнергии путем сравнения отклонений напряжений в сети с нормально и предельно допустимыми отклонениями;

- определение экономичности режима по величине потерь мощности и электроэнергии в сети.

Переходные процессы возникают при переходе от одного установившегося режима работы к другому. Такой переход не совершается мгновенно, так как энергия магнитных и электрических полей, связанных с цепями, различна при различных установившихся режимах, а для конечного изменения энергии полей необходимо некоторое время. Изменение энергии полей сопровождается возникновением так называемых свободных полей и соответствующих им токов и напряжений, накладывающихся на токи и напряжения установившегося режима. Обычно в переходном режиме происходит значительное и быстротечное изменение параметров режима. Так, например, при переходных процессах результирующие токи, а также напряжения на отдельных частях обмоток трансформаторов и электрических машин могут значительно превышать те же величины при установившихся режимах, что необходимо учитывать при их проектировании и эксплуатации [10, 18].

Объектом исследования в лабораторной работе является разомкнутая распределительная электрическая сеть, показанная на рис. 64. Сеть состоит из питающей и двух распределительных линий электропередач. Для каждая ЛЭП может быть задано собственное значение активного сопротивления: для питающей – R л1; для 1-ой распределительной – R л3; для 2-ой распределительной – R л2. Для 1-ой распределительной линии также может быть задана реактивная составляющая ее собственного сопротивления L 3. Для каждой из распределительных линий могут быть заданы индивидуальные значения активной R_k, индуктивной L_k и емкостной С_k составляющей сопротивления нагрузки, где k – номер распределительной линии;

 

Рис. 64

 

Ход выполнения работы

 

Эксперимент №1. Измерение параметров установившегося

режима работы трансформатора

1. Оформить и заполнить исходными данными для первого опыта таблицу эксперимента №1. Количество опытов n зависит от того, какой из параметров задан к изменению в процессе эксперимента индивидуальным вариантом, и составляет для R1 – 5 опытов, для L1 – 10 опытов, для C1 – число опытов зависит от числа возможных значений С1 в диапазоне, указанном в индивидуальном варианте;

№ опыта	Исходные данные	Результаты опыта
R1, Ом	L1, Гн	C1, мкФ	первичная обмотка	вторичная обмотка
U1, В	I1, А	U2, В	I2, А
…
n

2. С использованием перемычек собрать схему эксперимента в соответствии с рисунком со стр. 18 описания лабораторного стенда.

3. Убедиться, что на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного эксперимента перемычки, а также в том, что:

- поворотный переключатель SA1 находится в положении «Uн» (вертикально);

- тумблеры SA4 и SA5 находятся в положении «0R» (нижнее);

- поворотный переключатель SA12 находится в положении «0»;

- тумблер SA1 находится в положении «Выкл» (нижнее);

4. Пригласить преподавателя для проверки схемы;

5. Подключить стенд к трехфазной сети – включить автоматический выключатель «СЕТЬ 3~380 В, 50 Гц»;

6. Поворотным переключателем SA7 установить начальное заданное индивидуальным вариантом значение активного сопротивления нагрузки линии R1, поворотным переключателем SA8 установить начальное заданное индивидуальным вариантом значение индуктивности нагрузки линии L1; тумблерами SA20…SA25 установить начальное заданное индивидуальным вариантом значение емкостной составляющей сопротивления нагрузки С1;

7. Подключить трансформатор Т2 к сети, переключив тумблер SA1 в положение «Вкл» (верхнее);

8. Занести в таблицу эксперимента значение тока (амперметр А11) и напряжения (вольтметр V11) первичной обмотки; значение тока (амперметр А21) и напряжения (вольтметр V21) вторичной обмотки.

9. Повторить пункты 6 и 8 для всех возможных значений параметра линии, заданного к изменению в процессе эксперимента индивидуальным вариантом (R1, L1 или C1). Важно! Если к изменению в процессе эксперимента задана емкость нагрузки C1, то ее значение следует изменять поочередным подключением тумблеров SA20…SA25 по одному, т.е. задавая значения из следующего ряда: 1, 2, 4, 8 и 16 мкФ. Только в том случае, когда верхний предел изменения не соответствует значениям из приведенного ряда, следует использовать параллельное включение двух конденсаторов: например, значение 12 мкФ обеспечивается одновременным включением тумблеров 4 и 8 мкФ;

10. По завершению эксперимента отключить трансформатор Т2 от сети, переключив тумблер SA1 в положение «Выкл» (нижнее); переключить поворотные переключатели SA7 и SA8 в нулевое положение, а тумблеры SA20…SA25 в положение «Выкл» (нижнее);

11. При оформлении отчета построить в общей системе координат графики зависимостей U1 и U2 от величины изменяемого параметра линии; I1 и I2 от величины изменяемого параметра линии. Для каждой пары зависимостей использовать при построении графиков общую систему координат. Сделать выводы о зависимости параметров установившегося режима работы трансформатора от величины изменяемого параметра линии.

 

Эксперимент №2. Исследование параметров установившегося режима разомкнутой распределительной электрической сети

12. Оформить таблицы эксперимента №2 и заполнить исходными данными первую таблицу:

 

Исходные данные
Rл1, Ом	Rл2, Ом	Rл3, Ом	R1, Ом	R2, Ом	L1, Гн	L2, Гн	С1, мкФ	С2, мкФ

 

Результаты исследования параметров установившегося режима от

заданного к изменению активного сопротивления линии

№ опыта	Результаты опыта
изменяемый параметр Rлk	питающая линия	1-я распределительная линия	2-я распределительная линия
Iп, А (А11)	Uп, В (V11)	Iр1, А (A21)	Uр1, В (V21)	Iр2, А (A31)	Uр2, В (V31)

 

Результаты исследования параметров установившегося режима от

заданного к изменению значения составляющей сопротивления нагрузки линии

№ опыта	Результаты опыта
изменяемая составляющая сопротивления нагрузки распределительной линии	питающая линия	1-я распределительная линия	2-я распределительная линия
Iп, А (А11)	Uп, В (V11)	Iр1, А (A21)	Uр1, В (V21)	Iр2, А (A31)	Uр2, В (V31)
…
n

Количество опытов n зависит от того, какая из составляющих задана к изменению в процессе эксперимента индивидуальным вариантом, и составляет для R_k – 5 опытов, для L_k – 10 опытов и для C_k число опытов зависит от числа возможных значений С_k в диапазоне, указанном в индивидуальном варианте (k – номер линии);

 

13. С использованием перемычек собрать схему эксперимента в соответствии с рисунком со стр. 22 описания лабораторного стенда.

14. Убедиться, что на панели стенда присутствуют только необходимые для проведения данного эксперимента перемычки, а также в том, что:

- поворотные переключатели SA1 и SA3 находятся в положении «Uн» (вертикально);

- тумблер SA1 находится в положении «Выкл» (нижнее);

- поворотные переключатели SA7–SA10 находятся в нулевом положении;

- тумблеры SA20…SA25 и тумблерами SA30…SA55 – в положении «Выкл» (нижнее);

15. Пригласить преподавателя для проверки схемы;

16. Тумблерами SA4, SA5, SA6 установить заданные индивидуальным вариантом значения активных сопротивлений линий Rл1, Rл2 и Rл3.

17. Установить поворотными переключателями SA7 и SA9 активные составляющие; SA8 и SA10 – индуктивные составляющие; тумблерами SA20…SA25 и SA30…SA55 – емкостные составляющие сопротивлений нагрузок линий 1 и 2;

18. Подключить линию 1 к сети, переключив тумблер SA1 в положение «Вкл» (верхнее);

19. Занести в таблицу эксперимента значение токов и напряжений в ветвях линии (амперметры А11, А21, А31; вольтметры V11, V21, V21);

20. Повторить п.16 и п.19 для всех возможных значений активного сопротивления линии, заданного к заданного к изменению в процессе эксперимента индивидуальным вариантом (Rл1, Rл2 или Rл3);

21. Оставить максимальное значение измененного в процессе выполнения п.20 значения активного сопротивления линии и повторить п.17 и п.19 для всех возможных значений составляющей сопротивления нагрузки линии, заданной к изменению в процессе эксперимента индивидуальным вариантом (Rk, Lk или Ck, где k – номер линии). Важно! Если к изменению в процессе эксперимента задана емкость нагрузки Ck, то ее значение следует изменять поочередным подключением тумблеров по одному, т.е. задавая значения из следующего ряда: 1, 2, 4, 8, 16 и 32 мкФ; Только в том случае, когда верхний предел изменения не соответствует значениям из приведенного ряда, следует использовать параллельное включение двух конденсаторов: например, значение 12 мкФ обеспечивается одновременным включением тумблеров 4 и 8 мкФ;

22. По завершению эксперимента переключить тумблер SA1 в положение «Выкл» (нижнее); поворотные переключатели SA7– SA10 в нулевое положение, тумблеры SA20…SA25 и SA30…SA55 в положение «Выкл» (нижнее), тумблеры SA4, SA5, SA6 в положение «0R» (нижнее);

23. При оформлении отчета построить в общей системе координат графики зависимостей напряжений и токов линий от величин изменяемых параметров. При построении графиков напряжений и при построении графиков токов использовать общую систему координат. Сделать выводы о зависимостях параметров установившегося режима работы разомкнутой распределительной сети от величин изменяемых параметров линии.

Варианты индивидуальных заданий

 

К эксперименту №1

№	R1, Ом	L1, Гн	C1, мкФ	№	R1, Ом	L1, Гн	C1, мкФ
1.	1–5			2.			1–16
3.		1–10		4.	1–5
5.			1–8	6.		1–10
7.	1–5			8.			1–16
9.		1–10		10.	1–5
11.			1–16	12.		1–10
13.	1–5			14.			1–16
15.		1–10		16.	1–5
17.			1–16	18.		1–10
19.	1–5			20.			1–8
21.		1–10		22.	1–5
23.			1–16	24.		1–10
25.	1–5			26.			1–8
27.		1–10		28.	1–5

 

К эксперименту №2

№	Rл1, Ом	Rл2, Ом	Rл3, Ом	R1, Ом	R2, Ом	L1, Гн	L2, Гн	С1, мкФ	С2, мкФ
1.	0–20					1–10
2.		0–20					1–10
3.			0–20					1–16
4.	0–20								1–20
5.		0–20		1–5
6.			0–20		1–5
7.	0–20					1–10
8.		0–20					1–10
9.			0–20					1–20
10.	0–20								1–20
11.		0–20		1–5
12.			0–20		1–5
13.	0–20					1–10
14.		0–20					1–10
15.			0–20					1–28
16.	0–20								1–20
17.		0–20		1–5
18.			0–20		1–5
19.	0–20					1–10
20.		0–20					1–10
21.			0–20					1–28
22.	0–20								1–28
23.		0–20		1–5
24.			0–20		1–5
25.	0–20					1–10
26.		0–20					1–10
27.			0–20					1–28
28.	0–20								1–16