РГР 2

Федеральное агентство по образованию Российской Федерации

Санкт-Петербургский Архитектурно-строительный университет

Кафедра Электротехники и Автоматики

Расчетно-графическая работа №2

Анализ электрического состояния однофазной цепи переменного тока промышленной частоты.

.

Санкт-Петербург

2010

Целью работы: анализ заданной цепи по результатам которого необходимо найти величину и характер нагрузки ее на сеть, оценить влияние проводов и при экономической целесообразности улучшить коэффициент мощности cos φ до рациональных значений 0,92…0,95.

Исходные данные: схема замещения; номинальное напряжение на зажимах электропотребителя 1-2 U; параметры элементов цепи r₀, r₁ ,C ,r₂, L, r₃.

U,B	r0,Ом	r1,Ом	C, мкФ	r2,Ом	L, мГн	r3,Ом
220	0,5	3	32	10	1600	100

Схема защемления электроцепи сеть-потребитель.

Анализ:

1. Расчет параметров и величин электропотребителя классическим методом

   1. Электрические параметры и величины реального конденсатора

Реактивное сопротивление емкостного характера

Ом

Полное сопротивление

Ом

Ток

А

Коэффициенты мощности и их углы:

Активная и реактивная составляющее тока:

Мощность преобразования активной энергии – активная мощность

Вт

Темп преобразования реактивной энергии – реактивная мощность емкостного характера

ВА_р

Полная мощность

ВА

1.2. Электрические параметры и величины катушки индуктивности

Реактивное сопротивление индуктивного характера

Ом

Полное сопротивление

Ом

Ток

А

Коэффициенты мощности и их углы:

Активная и реактивная составляющее тока:

Полная, активная и реактивная мощности:

ВА

Вт

ВА_р

1.3. Электрические параметры и величины резистора третьей ветви

Полное сопротивление

Ом

Ток

А

Коэффициенты мощности и их углы:

Активная и реактивная составляющее тока:

Полная, активная и реактивная мощности:

ВА

Вт

ВА_р

1.4. Электрические характеристики электроустановки

Активная составляющая тока в неразветвленной части цепи

Реактивная составляющая тока в неразветвленной части цепи

Полный ток в неразветвленной части схемы

А

Коэффициенты мощности и угол сдвига фаз:

Полная, активная и реактивная мощности электропотребителя:

ВА

Вт

ВА_р

1.5. Проверка правильности расчета

1.6. Векторная диаграмма токов и напряжения

1.7. Определение экономического эффекта от установки компенсатора

Расчетная величина реактивного тока, которая должна быть скомпенсирована.

А

В данном случае компенсатором должна быть батарея индуктивных катушек с индуктивностью

Гн

Реактивная мощность компенсатора

ВАр

Общий ток электропотребителя в искусственных условиях при компенсации реактивной мощности

А

Экономия электроэнергии за год при рабочем времени t_p=8760 ч и искусственном улучшении коэффициента мощности до величины 0,975

Экономический денежный эффект при стоимости электроэнергии =4 к / кВтч

к

1.8. Необходимая величина напряжения в начале линии и потери мощности в проводах:

В естественных условиях

В условиях искусственного улучшения коэффициента мощности

2. Расчет параметров и величин электроустановки методом комплексных чисел – символическим методом.

2.1. Полная проводимость первой ветви в комплексной форме

Ом^-1

2.2. Полная проводимость второй ветви в комплексной форме

Ом^-1

2.3. Полная проводимость третьей ветви в символической форме

Ом^-1

2.4. Эквивалентное полное сопротивление потребителя

Сумма полных проводимостей

Полное сопротивление

Ом

2.5. Комплексное действующее значение тока в общей линии

А

2.6. Комплексное действующее значение напряжения в начале линии

В

2.7. Полная мощность цепи

ВА

Активная мощность Р=504,64 Вт

Реактивная мощность Q=-387,64 ВА_р

2.8. Проверка правильности результатов расчета по первому закону Кирхгофа

А

А

А

А

2.9. Векторная диаграмма напряжений и тока:

2.10. Оценка влияния сопротивления проводов r_o на напряжение в начале линии по сравнению с напряжением на зажимах потребителя

Выводы и обобщения.

1. Оценка точности расчета и выбор технического решения.

Произведенный анализ цепи и выполненные расчеты с точностью 0,003% позволяют утверждать, что коэффициент мощности электропотребителя cos φ 0,789, причем его нагрузка на сеть 2,883 А, а характер активно-емкостной. Поэтому с целью повышения эффективности электроустановки необходимо предусмотреть компенсатор в виде батареи индуктивных катушек с эквивалентной индуктивностью не менее 0,686 Гн.

2. Оценка экономического эффекта.

Годовой экономический эффект от установки индуктивного компенсатора в заданной цепи потребителя составит менее 35 к.

3. Оценка технической эффективности.

Величина напряжения в начале линии и потеря мощности в проводах в результате установки компенсатора уменьшились соответственно на 0,18 В и 0,981 Вт.

4. Сравнение методов расчета.

Расчеты, выполненные классическим и символическим методами, показали, что символический метод по сравнению с классическим приводит скорее к конечным результатам и дает возможность опустить промежуточные арифметические операции по определению слагаемых.