Читайте также:
|
|
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЛИНИИ ЭЛЕКТРОПЕРЕДАЧИ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА ПРИ ИЗМЕНЕНИИ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ НАГРУЗКИ.
Цель работы: Исследование режимов работы линии при изменении Cosφ.
Работающие установки потребляют активную и реактивную мощность и энергию. Лампы накаливания и электронагревательные приборы потребляют практически только активную мощность. Двигатели, трансформаторы, дроссели, линии электропередачи и др. являются потребителями как активной, так и реактивной мощности.
Потребность электроустановок в активной и реактивно мощности полностью удовлетворяется за счет энергии, вырабатываемой генераторами электростанций. Активную энергию электроприемники преобразуют в другие виды энергии: тепловую, световую, механическую. Реактивная энергия пульсирует между генераторами и потребителями, непроизводительно загружая электрическую сеть током.
Коэффициент мощности определяется по формуле
Cosφ=P/S
Чем выше Cosφ, потребителя, тем меньше потери мощности в линии и дешевле передача электроэнергии. Он показывает, как используется номинальная мощность источника. Так, для питания потребителя мощностью 1000 кВт при Cosφ=0,5 мощность генератора должна быть
S=P/Cosφ= 1000/0,5=2000 кВА,
а при Cosφ=1, S=1000кВт.
В процессе эксплуатации электроустановок коэффициент мощности изменяется с изменением значения характера нагрузки.
Низкий Cosφ потребителя приводит:
- к необходимости увеличения полной мощности электрических станций и трансформаторов;
- к понижению коэффициента полезного действии генераторов и трансформаторов;
- к увеличению потерь мощности (напряжения) в проводах и увеличению сечения проводов.
Причины низких значений коэффициента мощности:
- недогрузка электродвигателей переменного тока;
- неправильный выбор типа электродвигателя;
- повышение напряжения сети;
- неправильный ремонт электродвигателя.
Способы повышения коэффициента мощности:
- правильный выбор типа, мощности и частоты вращения вновь устанавливаемых электродвигателей;
- увеличение загрузки электродвигателей;
- недопущение работы двигателей вхолостую продолжительное время;
-правильный и высококачественный ремонт электродвигателей;
- применение устройств, компенсирующих реактивную мощность, например, конденсаторов.
,
В данной лабораторной работе сопротивление ЛЭП условно отнесено к одному проводу и представлено на стенде последовательно включенными индуктивностью L1 и резистором R3. Нагрузка линии при этом имеет активно-индуктивный характер с эквивалентными параметрами
Рис.1
L2, R4, а конденсатор C1 предназначен для повышения коэффициента мощности. Таким образом, в первом приближении ЛЭП совместно с нагрузкой можно рассматривать в качестве цепи (рис. 1) с последовательным соединением элементов L1, R3, L2, R4.
В линиях электропередачи переменного тока (ЛЭП) следует различать падение напряжения и потерю напряжения.
Падение напряжения DU есть векторная разность напряжения U1 на входе линии и напряжения U2 на её выходе и не даёт однозначной зависимости между действующими значениями напряжений.
DU = U1 - U2 = I*Z,
где Z - полное сопротивление линии.
Если построить для такой цепи векторную диаграмму (или треугольник сопротивлений), то потерю напряжения можно выразить в виде линейной зависимости от тока I нагрузки:
DU = I*(R3*Cosj2 + ХL1*Sinj2),
где ХL1 - индуктивное сопротивление линии;
j2 = arctg(ХL2/R4) - угол сдвига фаз между напряжением и током нагрузки.
С точки зрения энергоснабжения потребителей более важна разность действующих значений входного и выходного напряжений, которая называется потерей напряжения в линии и определённым образом зависит от падения напряжения.
DU = U1 - U2
Другой расчётной характеристикой ЛЭП является коэффициент полезного действия.
h = P2/P1 = P2/(P2 + DP),
где: P2 - активная мощность нагрузки;
DP - потери мощности в ЛЭП.
Если учесть, что Р2 = U2*I*Cosj2, а DP = I2*R3,
зная j2, находим:
h = 1/(1+(P2*R3/(U22*Cosj2 ))
Из последней формулы видно, что при неизменных параметрах линии (R3= const ), а также мощности P2 и напряжении U2 КПД линии будет тем выше, чем больше коэффициент мощности Cosj2 нагрузки.
Большинство потребителей имеет низкое значение коэффициента мощности, поэтому для искусственного повышения его до значений 0,85 - 0,9 в ряде случаев используют параллельное подключение батареи конденсаторов. Величину ёмкости, необходимую для повышения Cosj2 от номинального значения Cosj2Н до требуемого Сosj2ТР можно определить, воспользовавшись векторной диаграммой ( рис.2 ) по формуле:
С1 = P2*(tgj2Н - tgj2ТР)/(U22*w), мкФ
где w = 2*p*j = 314 с-1 - угловая частота сети.
Повышение Cosj2 за счёт подключения конденсаторов обусловлено тем, что часть реактивного тока Iр1 нагрузки компенсируется ёмкостным током Ic и результирующий реактивный ток I1 уменьшается до значения I.
Рис.2. Принцип повышения Cosj: а)-схема замещения; б- существующее значение Cosj; в) – требуемое значение Cosj.
При Ic = I2p индуктивная составляющая тока полностью компенсируется ёмкостным током Ic и в цепи, образованной потребителем и батареей конденсаторов, наступает резонанс токов.
Важной особенностью резонанса токов является то, что ток потребителя с батареей конденсаторов становится в этом случае минимальным и чисто активным, а КПД линии достигает максимального значения. В ЛЭП считается целесообразной некоторая недокомпенсация реактивного тока нагрузки (Cosj2ТР = 0,85 – 0,9).
Таблица 1
Паспортные данные к работе
N | R3, Ом | R4, Ом |
Программа работы.
1. Изучить схему замещения ЛЭП на стенде и подключить нагрузку. Снять показания приборов в режиме работы линии без компенсации. Данные занести в таблицу 2.
2. Подключить батарею конденсаторов
Таблица 2
Зависимость тока и напряжения от параметров сети
С, мкф | U,В | U, В | I, А | j, о | Cosj |
3. Изменяя емкость батареи конденсаторов С1 от 0 до 16 мкФ, снять показания приборов в режиме компенсации реактивной мощности. Данные занести в таблицу 2.
4. Построить график Cosj=f(С).
5. Оформить отчет. Сделать выводы по работе.
Дата добавления: 2015-12-07; просмотров: 159 | Нарушение авторских прав