«Исследование режимов работы линии электропередачи переменного тока при изменении коэффициента мощности нагрузки»

1. Цель работы.

   1. Изучение основных эксплуатационных характеристик ЛЭП.

   2. Исследование режимов работы ЛЭП при изменении коэффициента мощности нагрузки.

   3. Экспериментальное определение параметров нагрузки.

2. Краткие теоретические сведения.

Определение параметров нагрузки (рис. 4.1) R₈, X_L2, Z_L2 для ЛЭП производится следующим образом: при расчёте сопротивления нагрузки (R₈, X_L2) необходимо зашунтировать ЛЭП (L₁, R₂₂), установить номинальное напряжение и снять показания приборов pW₁, pV₂, pA₂.

, , , ,

12. ω – угловая частота, с^-1; ,

f – промышленная частота, Гц; f = 50 Гц.

Коэффициент мощности cosφ рассчитывается следующим образом:

.

Расчёт значения ёмкости C₂ для повышения cosφ₁ до необходимого значения cosφ₂ производится следующим образом:

,

13. P₂ - активная мощность, потребляемая нагрузкой.

Значение ёмкости C₂, при которой наступит резонанс токов (b_L = b_C):

, , следовательно .

Расчёт коэффициента полезного действия η:

,

14. – мощность потребляемая из сети;

, Вт;

, Вт,

15. P₁ – показания ваттметра pW₁.

Токи в индуктивной катушке и ёмкости при параллельном соединении определяются по закону Ома в комплексной форме:

, ,

или .

Ток в неразветвлённой части цепи находится:

Признаки резонансов токов:

1. полная проводимость цепи активна и имеет наименьшее значение:

;

Рис. 4.1. Схема исследования катушки индуктивности

Рис. 4.2. Схема исследования однофазной цепи при параллельном соединении индуктивной катушки и конденсатора

б) ток в неразветвлённой части цепи чисто активный и минимальный

;

в) индуктивный и ёмкостные токи равны друг другу

;

г) коэффициент мощности при резонансе становится равным единице cosφ = 1.

3. Программа работы.

   1. Собрать схему (рис. 4.1), задать на вход схемы напряжение, указанное преподавателем, и снять показания приборов, необходимых для определения параметров катушки l2.

   2. Собрать схему (рис. 4.2), подать напряжение, указанное преподавателем, и, изменяя значение ёмкости C₂, настроить электрическую цепь в режим резонанса токов. Измеренные данные записать в таблицу 4.1.

Таблица 4.1.

№ п/п

Измерено

Вычислено

C2, мкФ

U2, В

I2, A

P1, Вт

I3, A

cosφ

IR18, A

IL2, A

y, См

q, См

bL, См

bC, См

b, См

1. По данным таблицы 4.1 построить графики I₂, I₃, cosφ = f(C₂).

2. Для каждого значения построить векторные диаграммы в масштабе.

1. Контрольные вопросы.

   1. Изобразить схему замещения электрической цепи с реальной индуктивной катушкой, представив её в виде параллельной и последовательной цепи.

   2. Записать первый закон Кирхгофа для электрической цепи, содержащей три идеальных ветви с активной, индуктивной и ёмкостной проводимостями.

   3. Записать закон Ома для идеальной разветвлённой электрической цепи, содержащей идеальную катушку, резистор и конденсатор.

   4. При каком условии в электрической цепи переменного тока наступает резонанс токов?

   5. Привести признаки резонанса токов.

   6. Указать способы настройки в резонанс цепи, содержащей параллельно включенные индуктивную катушку и конденсатор.

   7. Теоретически обосновать графики I, I_K, I_C, cosφ = f(C).

   8. Привести примеры использования явления резонанса токов.

   9. Построить векторные диаграммы для трёх случаев.

Выводы по работе.

5. К

Лабораторная работа №5