1.Тема учебной программы: «Электрические цепи постоянного тока».
2.Тема работы: «Исследование работы линии электропередачи, расчет потерь напряжения и мощности в проводах».
3.Цель работы: Научить анализировать работу линии электропередачи, рассчитывать потери напряжения и мощности в проводах, КПД линии электропередач.
4.Материально-техническое оснащение:
лабораторный стол с комплектом оборудования, электроизмерительные приборы, соединительные провода.
5.Теоретическая часть:
Уменьшение напряжения в линии по мере удаления от источника вызвано потерями напряжения в проводах линии: ΔU= U₁-U₂. Вследствие потерь энергии в линии электропередачи, напряжение в её конце (у потребителей) может оказаться настолько пониженным, что работа устройств-потребителей не будет соответствовать нормам. Потеря напряжения численно равно падению напряжения в линии:
U= I∙Rл= I∙ρ∙2∙ℓ/S, т.е. ΔU=U.
Понижение напряжения на лампах накаливания вызывает резкое уменьшение их светоотдачи, а у электродвигателей снижается частота вращения и уменьшается устойчивость к перегрузкам. Поэтому потеря напряжения в линии не должна превышать допустимых значений.
По действующим нормам допустимая потеря напряжения в сетях, связанных с осветительными приборами, не должна быть больше, чем 2,5%, а в сетях, питающих электродвигатели -7% номинального напряжения.
При передаче электроэнергии по коротким проводам их сопротивлением и потерями напряжения можно пренебречь. При длине проводов более 10м в линии происходит значительное падение напряжения и сопротивлением проводов пренебрегать нельзя.
В процессе передачи и распределения электрической энергии потери напряжения в проводах обычно учитываются величиной «потери мощности». Потери мощности в линии можно определить двумя способами:
ΔP= ΔU∙I = (U₁- U₂)∙I или ΔP =I2∙Rл.
Очевидно, что уменьшение потерь напряжения и мощности в проводах достигается либо путём уменьшения силы тока в проводах, либо уменьшением сопротивления проводов. При заданной допустимой потере напряжения в линии ΔUном можно определить необходимое сечение проводов линии из формулы:
S =2∙I∙ρ ℓ/ ΔUном,
где ρ – удельное сопротивление проводов линии, ℓ -длина проводов линии, S -сечение провода линии.
Для передачи определённой мощности при меньшей силе тока необходимо повышать напряжение в линии: P= U∙I (Вт).
Эффективность передачи электроэнергии потребителям по линиям электропередачи характеризуется коэффициентом полезного действия.
КПД линии электропередач определяется отношением мощности, отдаваемой электроприёмнику, к мощности, поступающей в линию, либо через отношение напряжений получаемого электроприёмником и поступающего в линию:
η = P2/ P1=U2/U1.
6.Практическая часть:
-измерение параметров линии электропередачи;
-вычисление потери напряжения и мощности в проводах.
6.1.Техника безопасности при выполнении работы:
Перед выполнением сборки цепей убедиться, что лабораторный стол обесточен. При выполнении работы не прикасаться к неизолированным проводам, соединительным зажимам и другим частям цепей, которые могут оказаться под напряжением. Любые изменения в схеме производить только после отключения питания. При возникновении во время выполнения работы неисправностей оборудования или приборов немедленно выключить напряжение питания и сообщить о неисправности преподавателю.
6.2.Описание выполнения задания:
- ознакомиться с измерительными приборами;
- определить предел измерения и цену деления приборов;
- определить технические характеристики приборов.
6.2.1.Собрать электрическую цепь по схеме (рис.1), используя в качестве линии две катушки с медными проводами.
-предъявить собранную электрическую цепь преподавателю для проверки.
-убедиться, что указатель лабораторного автотрансформатора на рабочем столе установлен в положение «0 постоянный ток»;
-вольтметр1 (U1) присоединить в начале линии между Кл14 и Кл15, вольтметр2 присоединить параллельно лампам (U2);
-в режиме холостого хода (лампы выключены) включите цепь, установить вращением ручки лабораторного автотрансформатора в начале цепи (U1) рабочее напряжение, указанное преподавателем; определите напряжение на лампах (U2);
-включите одну лампу, убедитесь в изменении показаний вольтметров; запишите значения (U1) (U2); измерьте силу тока в цепи амперметром, записать полученные значения напряжения и силы тока в таблицу1.
Таблица1
| №п/п | Материал | Измерено | Задано в схеме | Вычислить | |||||||||
| U₁ | U₂ | I | ℓ | S | ρ | Rл | ΔU₁ | ΔU₂ | ΔP1 | ΔP2 | η | ||
| В | В | А | м | мм² | Ом*мм² м | ом | В | В | Вт | Вт | % | ||
| 1 лампа | медь | 0,8 | 0,0175 | ||||||||||
| 2 лампы | |||||||||||||
| 3 лампы | |||||||||||||
| 4 лампы | |||||||||||||
| 1 лампа | сталь | 0,8 | 0,13 | ||||||||||
| 2 лампы | |||||||||||||
| 3 лампы | |||||||||||||
| 4 лампы |
-включить две лампы; убедиться в изменении показаний вольтметров и амперметра, записать полученные значения напряжения и силы тока в таблицу1.
-провести измерения с тремя работающими лампами, потом четырьмя, записать полученные значения напряжения и силы тока в таблицу1;
-отключить питание линии после проведения всех измерений.
6.2.2.Собрать электрическую цепь по схеме (рис.1), используя в качестве линии две катушки со стальными проводами;
-показать собранную цепь преподавателю для проверки;
-убедиться, что указатель лабораторного автотрансформатора на рабочем столе установлен в положение «0 постоянный ток»;
- вольтметр1 (U1) присоединить в начале линии между Кл14 и Кл15, вольтметр2 присоединить параллельно лампам (U2);
-в режиме холостого хода (лампы выключены) включите цепь, установить вращением ручки лабораторного автотрансформатора в начале цепи (U1) рабочее напряжение, указанное преподавателем; определите напряжение на лампах (U2);
-включите одну лампу, убедитесь в изменении показаний вольтметров; запишите значения (U1) (U2); измерьте силу тока в цепи амперметром, записать полученные значения напряжения и силы тока в таблицу1.
-включить две лампы; убедиться в изменении показаний вольтметров и амперметра, записать полученные значения напряжения и силы тока в таблицу.
-провести измерения с тремя работающими лампами, потом четырьмя, записать полученные значения напряжения и силы тока в таблицу1;
-отключить питание линии после проведения всех измерений.
6.3.Требования к оформлению отчета:
Отчет о лабораторной работе выполнить в тетради для лабораторных работ или на листах формата А4. В отчет должны быть внесены: № группы, ФИО учащегося. Отчет должен содержать название раздела, темы работы, цели работы, схемы, графики, таблицы, основные расчетные формулы; таблицы и схемы электрических цепей чертить карандашом с применением чертежных инструментов.
-перечертить в отчет схему электрической цепи последовательного соединения (рис.1) и таблицу1;
-определить потерю напряжения в линии по показаниям вольтметров
ΔU₁= U₁-U₂, результаты вычислений записать в таблицу1;
-вычислить сопротивление проводов линии Rл = 2ρ∙ℓ/S, где ρ - удельное сопротивление линии, ℓ -длина линии, S -сечение проводов линии, результаты вычислений записать в таблицу1;
-вычислить предполагаемую потерю напряжения в линии по формуле ΔU₂=I∙Rл, результаты вычислений записать в таблицу1;
-вычислить потери мощности в проводах линии по формулам ΔP1= ΔU₁∙I или ΔP2=I²∙Rл, результаты вычислений записать в таблицу1;
-вычислить коэффициент полезного действия линии η= (U₂/ U₁)H100%, результаты вычислений записать в таблицу1;
-проанализировать результаты измерений и вычислений, записать выводы.
6.4.Контрольные вопросы:
1.Указать методы определения потери напряжения на участке цепи.
2.Объяснить от чего зависит сопротивление линии электропередачи.
3.Указать методы определения потери мощности в линии электропередачи.
4.Привести формулу для определения сечения провода, исходя из заданной потери напряжения в линии.
6.5.Используемая литература: 1) «Общая электротехника с основами электроники». И.А. Данилов, П.М. Иванов М. «Высшая школа»,2000г.
2) «Общая электротехника с основами электроники» В.С. Попов, С.А. Николаев М. 1980
Свириденко Э. А., Китунович Ф.Г. Основы электротехники и электроснабжение. Мн., 2008.
Отчет о выполнении.
Лабораторная работа№__
« Определение потери напряжения и мощности в проводах линии электропередач»
Учащийся группы № _____ ____________________________
(Ф.И.О.)
Тема программы:
Тема работы:
Цель работы:
Материально-техническое оснащение: Технические данные измерительных приборов, цена деления
амперметр
вольтметр
Отчет о выполнение задания:
Схема электрической цепи
таблица1.
| №п/п | Материал | Измерено | Задано в схеме | Вычислить | |||||||||
| U₁ | U₂ | I | ℓ | S | ρ | Rл | ΔU₁ | ΔU₂ | ΔP1 | ΔP2 | η | ||
| В | В | А | м | мм² | Ом*мм² м | ом | В | В | Вт | Вт | % | ||
| 1 лампа | медь | 0,8 | 0,0175 | ||||||||||
| 2 лампы | |||||||||||||
| 3 лампы | |||||||||||||
| 4 лампы | |||||||||||||
| 1 лампа | сталь | 0,8 | 0,13 | ||||||||||
| 2 лампы | |||||||||||||
| 3 лампы | |||||||||||||
| 4 лампы |
Расчетные формулы
Ответы на контрольные вопросы:
Выводы:
Преподаватель: _________________________ ______________________
(зачет/незачет) (Ф.И.О.)
Министерство образования Республики Беларусь
Учреждение образования
«Республиканский институт профессионального образования»
Филиал «Индустриально-педагогический колледж»
Учебная дисциплина
«Электротехника с основами электроники»
Лабораторная работа №3
«Исследование режимов работы электрической цепи. Измерение мощности».
Специальности
2-02 06 31 Технический труд и черчение
2-36 01 06-02 Оборудование и технологии сварочного производства (по направлениям)
2-52 05 31 Оборудование и технологии мебельного производства (по направлениям)
Выполнил учащийся группы № …………….… …..
(Ф.И.О. учащегося)
