Основные теоретические положения
Основные теоретические положения
По окончании измерения ручку “Чувств. ” повернуть до упора против стрелки и все кнопки переключателей установить в исходное состояние
Вопросы самопроверки
Для измерения напряжений предусмотреть два вольтметра со свободными концами на 300 и 60 В
Основные теоретические положения
Навигация
Основные теоретические положения
Электротехника с основами электроники
50684
знака
6
таблиц
9
изображений
1. Основные теоретические положения.
Приемники электрической энергии при своей работе потребляют из сети активную и реактивную мощность. Наиболее распространенные приемники электрической энергии - асинхронные электродвигатели, трансформаторы и другие требуют для своей работы создания магнитного поля: вращающееся магнитное поле электрических машин и переменный магнитный поток трансформаторов. Величина тока, необходимая для создания магнитного поля, зависит от индуктивного сопротивления потребителя электрической энергии и его нагрузки во время работы.
Эффективность использования электрической установки определяется по отношению активной мощности Р к полной мощности S, потребляемой приемником из сети. Это отношение называется коэффициентом мощности. Из треугольника мощностей (рис.1) видно, что
Рис.1. Треугольник мощностей.
Тогда P=Scosj=UIcosj, а ток в нагрузке I=P/U cosj.
При заданной активной мощности P (U=const) ток обратно пропорционален cosj, т.е. реактивный ток при уменьшении cosj возрастает за счет индуктивной составляющей Ip=Isinj, являясь носителем реактивной энергии. Увеличение тока в нагрузке, вызванное уменьшением cosj неизбежно приводит к дополнительной потере электроэнергии во всех элементах системы электроснабжения: в проводах линии электропередач (Q = R×I2), в трансформаторах, в обмотках генераторов. Увеличение тока в нагрузке приводит к дополнительному увеличению падения напряжения в обмотках генераторов и трансформаторов, в проводах сети с сопротивлением Z (U=Z×I). все это приводит к снижению КПД энергосистемы и напряжения на электроприемниках.
Для повышения cosj (уменьшения реактивной составляющей активно-индуктивной нагрузки) промышленных установок применяют различные меры, которые сводятся или к уменьшению потребления реактивной мощности QL, или к компенсации реактивной мощности QL мощностью QС. Так как емкостной ток Ic находится в противофазе с индуктивной составляющей тока нагрузки, то реактивная составляющая тока в линии IP=IL-IC уменьшается. В результате ток в линии, угол сдвига фаз j и реактивная мощность Q=UIsinj уменьшается, а cosj увеличивается. Для осуществления этого мероприятия параллельно нагрузке подключают батареи конденсаторов или синхронные компенсаторы (синхронный электродвигатель в режиме перевозбуждения). Реактивная мощность по-прежнему поступает к потребителю, но уже не от генераторов, расположенных иногда за сотни километров, а от источника, находящегося рядом (например конденсатор). Таким образом, происходит освобождение элементов системы электроснабжения от реактивной составляющей тока нагрузки.
Уменьшение потребления реактивной мощности Q достигается за счет применения более современного оборудования, улучшения качества ремонта, ограничения работы оборудования на холостом ходу или с недогрузкой.
Для повышения коэффициента мощности и, следовательно, экономичности системы электроснабжения предприятий до недавнего времени нормировался минимально допустимый cosj, а в настоящее время устанавливается допустимое значение реактивной мощности и нормируемый tgj=Q/P, определяемый по показаниям счетчиков реактивной и активной энергии.
При компенсации реактивной энергии за счет установки конденсаторов их величина может быть определена по формуле:
, Ф
где Р - активная мощность потребления, Вт
f - частота сети, Гц
U - напряжение сети, В
tgj1 - до компенсации
tgj2 - после компенсации.
Задание по работе.
2.1 Определить энергетические показатели потребителя при отключенной конденсаторной батарее.
2.2 Рассчитать емкость конденсаторной батареи, необходимую для компенсации реактивной энергии до нормируемого значения cosj=0,95.
2.3 Исследовать влияние емкости конденсаторной батареи на энергетические показатели потребителя.
2.4 Построить векторные диаграммы для трех случаев: при отключенной конденсаторной батарее; при полной компенсации реактивной мощности (cosj=1); при перекомпенсации (мощность конденсаторов превышает индуктивную мощность нагрузки и в сеть отдается емкостная мощность).
2.5 Составить краткие выводы по работе.
2.6 Ответить на вопросы самоконтроля.
Методические указания по выполнению работы.
3.1 Ознакомиться с измерительными приборами и оборудованием, используемыми при выполнении работы.
Собрать электрическую цепь согласно схеме (рис.2). Для измерения напряжения предусмотреть вольтметр со свободными концами. В схеме катушка (сопротивления RК и ХК) имитирует нагрузку, а резистор (сопротивление RЛ) - линию.
Рис.2. Схема для проведения опытов.
3.3 Изменяя емкость конденсатора от нуля (конденсатор не включен) до значения, при котором емкостный ток Ic в 1,6 - 2 раза больше тока катушки IК проследить за изменениями показаний приборов. Отметить наступление резонанса токов (полной компенсации реактивной мощности), при этом ваттметр, включенный на режим измерения реактивной мощности, показывает, что из сети реактивная мощность не потребляется.
Результаты замеров (4 - 5 точек) записать в таблицу. Переключатель S1 предназначен для измерения одним ваттметром, активной (положение Р) и реактивной (положение Q) мощностей, потребляемой нагрузкой, выключатель S2 предназначен для коммутации емкостной нагрузки.
Измерение напряжения на элементах цепи производится многопредельным вольтметром или ампервольтметром (тестером).
| № п/п | Измерено | С | Вычислено | ||||||||||
| U1 | I1 | P | Q | U2 | IК | IС | Uл | QC | cosj | DP | hЛ | ||
| В | А | Вт | ВАр | В | А | А | В | мкФ | ВАр | - | Вт | % | |
3.4 Вычислить реактивную мощность включенной батареи конденсаторов Qc, коэффициент мощности cosj, потери мощности в резисторе RЛ - DР, КПД линии hЛ. .
Расчет произвести по формулам:
Вопросы для самопроверки.
Какие причины вызывают уменьшение коэффициента мощности?
Для какой цели увеличивают коэффициент мощности в электрических цепях?
Что такое резонанс токов?
Как измеряют активную и реактивную мощности?
Постройте векторные диаграммы для возможных режимов работы цепи согласно схеме исследований.
Почему падение напряжения в линии зависит от коэффициента мощности?
Поясните на примере, как зависит величина полной мощности источников электроэнергии от коэффициента мощности потребителя?
Объясните, что понимают под активной, реактивной и полной мощностями, и покажите, по каким формулам они рассчитываются.
Напишите формулы для расчета сопротивления, токов, напряжений, мощностей в комплексной форме для схемы исследований.
Приведите способы увеличения коэффициента мощности электротехнического оборудования естественным путем.
В электрической цепи (рис.2) произвели полную компенсацию реактивной мощности. На основании показаний каких приборов можно сделать такое заключение? Объясните это при помощи векторных диаграмм и с физической точки зрения.
Поясните с использованием векторных диаграмм, как зависит коэффициент мощности потребителя от величины активной (реактивной) составляющей тока нагрузки.
Литература
1. Иванов И.И., Равдоник В.С. Электротехника. - М.: Высшая школа, 1984.
2. Касаткин А.С., Немцов М.В. Электротехника. - М.: Энергоатомиздат, 1983.
Похожие работы
... условиям эксплуатации и конструктивным показателям, могут образовывать семейства серий интегральных схем. 2. ЛОГИЧЕСКИЕ ЭЛЕМЕНТЫ Логические и запоминающие элементы составляют основу устройств цифровой обработки информации – вычислительных машин, цифровых измерительных приборов и устройств автоматики. Логические элементы выполняют простейшие логические ...
... и электрические измерения * * * 4.2. Содержание разделов дисциплины Введение Электрическая энергия, особенности ее производства, распределения и области применения. Роль электротехники и электроники в развитии автоматизации производственных процессов и систем управления. Значение электротехнической подготовки для бакалавров и инженеров неэлектротехнических направлений. Связь со ...
ния и тока Uнср Iн ср. 2. Среднюю мощность нагрузочного устройства Рн ср. 3. Амплитуду основной гармоники выпрямленного напряжения U ОСН m. 4. Коэффициент пульсаций р выпрямленного напряжения. 5. Действующее значение тока нагрузки I. 6. Полную мощность S источника питания. 7. Активную мощность Р в сопротивлении нагрузки. 8. Коэффициент мощности выпрямителя. Дано: U=40 В, ...
... Теоретические основы электротехники. Изд. 4-е, перераб. и доп. Учебник для энергетич. и электротехнич. специальностей техникумов. М. «Высш. Школа», 1975. 496 с. с ил.3. Данилов И.А., Иванов П.М. Общая электротехника с основами электроники Уч. Пособие для студентов неэлектрических специальностей, средн. специальных уч. Заведений изд. 3-е.-М.: «Высш. Школа», 1998. 752 с. ил.4. Китунович Ф.Г. ...
0 комментариев