ENS1C LINIA PRZESYŁOWA PRĄDU PRZEMIENNEGO E12

Transkrypt

1 Politechnika Białostocka Wydział Elektryczny Katedra Elektrotechniki Teoretyczne i Metrologii nstrukca do zaęć laboratorynych ENSC00 03 LNA PRZESYŁOWA PRĄD PRZEMENNEGO Numer ćwiczenia E Opracowanie: mgr inż Łukasz Zaniewski Białystok 009

2 Spis treści Wprowadzenie 3 Pomiary 6 Schemat pomiarowy 6 Przebieg pomiarów 7 3 Opracowanie wyników 7 4 Pytania i zadania kontrolne 7 5 Literatura 8 6 Dodatek 0 6 Obciążenie 0 6 Wektory 0 7 Wymagania BHP Materiały dydaktyczne przeznaczone dla studentów Wydziału Elektrycznego PB Wydział Elektryczny, Politechnika Białostocka, 009 Wszelkie prawa zastrzeżone Żadna część te publikaci nie może być kopiowana i odtwarzana w akiekolwiek formie i przy użyciu akichkolwiek środków bez zgody posiadacza praw autorskich

3 3 Cel ćwiczenia: poznanie właściwości linii przesyłowe prądu przemiennego w różnych stanach pracy Wprowadzenie W analizie rzeczywistych układów elektrycznych należy uwzględniać fakt, że źródło zasilaące znadue się często w znaczne odległości od odbiornika i est z nim połączone linią zasilaącą, która może być wykonana ako napowietrzna lub kablowa W liniach zasilaących prądu sinusoidalnie zmiennego należy uwzględniać obok rezystanci linii również ich indukcyność wprowadzaącą występowanie indukcynych spadków napięcia W liniach napowietrznych o długości ponad 60 km i napięciach wyższych od 35 kv nie można pominąć prądów poemnościowych, których wartość est proporconalna do napięcia i poemności C (za okładziny kondensatora przymue się dwa przewody linii lub przewód i ziemię) pływność wywołana niedoskonałością izolaci w liniach napowietrznych nie odgrywa poważniesze roli, więc bywa w schematach zastępczych pomiana Analizowana napowietrzna linia przesyłowa może być zatem traktowana ako czwórnik o stałych rozłożonych (rys ) Rysunek W wielu przypadkach wystarczaąco dobrym przybliżeniem schematu linii rzeczywiste est poedynczy czwórnik typu Rysunek

4 4 Obecność poemności międzyprzewodowych w schemacie linii est przyczyną zawiska straty prądu Stratą prądu nazywamy różnicę geometryczną prądów na początku i na końcu linii Δ = - Oprócz straty prądu w rzeczywiste linii obserwuemy stratę napięcia Δ = - oraz stratę mocy czynne i stratę mocy bierne ΔP = P - P ΔQ = Q - Q Definiue się ponadto spadek napięcia ako różnicę wartości skuteczne napięcia na początku i na końcu linii Δ = - Pracę linii przesyłowe prądu przemiennego można analizować rachunkowo lub graficznie tzn przy użyciu wykresów wektorowych Wykres wektorowy dla stanu ałowego linii o schemacie ak na rys est przedstawiony na rys 3 C ωl R C = Rysunek 3 Jak wynika z powyższego wykresu, napięcie na końcu linii nieobciążone est wyższe niż na początku Pobierany przez linię prąd zwany est prądem ładowania Łatwo można przewidzieć, że również dla obciążenia o charakterze poemnościowym (RC) może wystąpić wzrost napięcia na końcu linii Wykres wektorowy dla takiego stanu pracy linii przedstawiony est na rys 4

5 5 C C ωl R Rysunek 4 Wykres wektorowy linii o obciążeniu czynnym (R) przedstawia rys 5 C ωl R Rysunek 5 W przypadku linii rzeczywistych obciążonych rezystancą, napięcie na końcu linii est niższe od napięcia na e początku Podobne zawisko obserwuemy przy obciążeniu o charakterze indukcynym (RL) (rys 6) C R ωl C

6 6 Rysunek 6 Jak wynika z przedstawionego powyże wykresu wektorowego prąd pobierany przez linię obciążoną indukcynie est mnieszy od prądu obciążenia Pomiary Schemat pomiarowy Do badania właściwości linii przesyłowe przy obciążeniu o różnym charakterze zostanie wykorzystany poniższy układ (rys 7) Rysunek 7 Oznaczenia: R - opornik suwakowy 4 L - cewka powietrzna 39 mh o rezystywności 9,7 C, C - kondensatory 0 μf A, A - amperomierze elektromagnetyczne /A V, V - woltomierze elektromagnetyczne 50/300V W, W - watomierze ferrodynamiczne /A, 00/00/400V

7 7 Przebieg pomiarów Dokonać pomiarów napięcia, prądu i mocy czynne po obu stronach linii przesyłowe przy obciążeniu czynnym, indukcynym, poemnościowym oraz dla stanu ałowego linii Dla wszystkich przypadków obciążenia napięcie na zaciskach wyściowych należy ustawić przy pomocy autotransformatora na wartość = 60V Jako obciążenie linii należy użyć: a) czynne - żarówka o mocy 75 W b) indukcyne - opornik suwakowy 40 połączony szeregowo z dwoma dławikami oświetleniowymi połączonymi równolegle c) poemnościowe - kondensator C ob =0 F połączony szeregowo z opornikiem suwakowym R ob =95 3 Opracowanie wyników Na podstawie odczytanych z mierników wartości prądów, napięć i mocy obliczyć i wpisać do tabeli wyników pozostałe wielkości Wykonać wykresy wektorowe dla wszystkich przypadków obciążenia linii Wielkości niezbędne do wykonania wykresów obliczyć, nalepie metodą symboliczną Przykładowe obliczenia zamieścić w sprawozdaniu Wszystkie wykresy wykonać w ednakowe skali na papierze milimetrowym formatu A4 4 Pytania i zadania kontrolne Narysować i obaśnić schemat zastępczy linii przesyłowe prądu przemiennego (fizyczna interpretaca elementów R, L, C/) Zdefiniować spadek i stratę napięcia w linii; podać od czego zależą te wielkości 3 Zdefiniować stratę mocy czynne i stratę mocy bierne w linii; podać od czego zależą te wielkości 4 Podać wzory na procentowy spadek napięcia i procentową stratę mocy czynne 5 Narysować wykresy wektorowe dla linii przesyłowe w różnych stanach pracy

8 8 5 Literatura Krakowski M: Elektrotechnika teoretyczna PWN 995 Cholewicki T: Elektrotechnika teoretyczna WNT Kurdziel R: Podstawy elektrotechniki WNT 973

9 9 Tabela wyników Rodza obciążenia P cos Q P cosφ Q Δ ΔP ΔQ V A W - var V A W - var V W var - czynne indukcyne poemnościowe stan ałowy P P

10 0 6 Dodatek Obliczanie wektorów potrzebnych do wykonania wykresu Parametry układu podae prowadzący ćwiczenie Przykładowe parametry: R=4, R L = 9,7, L=39mH, C =C =0 μf 6 Obciążenie a) poemnościowe Z R ob C ob, f, f b) czynne Z, 0, c) indukcyne 50Hz, argz 0 Z Ze o 0 Z P Z, P cos arccos 0 d) bieg ałowy Z 0 P 0 6 Wektory Kąty fazowe należy rysować względem napięcia, któremu nadae się fazę zerową

11 o e 0 0 e Z Ze e Z o C C wskazaniem V ze porównać i wyznaczyć L R R L C A wskazaniem ze porównać i wyznaczyć C C C Jeżeli porównania z V oraz z A wypadną pomyślnie, to w ednakowe skali należy sporządzić wszystkie wykresy wskazowe (wg powyższych obliczeń) W przypadku obciążenia indukcynego prąd może się nie zgadzać z pomiarem (nieliniowość dławika) Wykres w takim przypadku sporządzić według obliczeń

12 7 Wymagania BHP Warunkiem przystąpienia do praktyczne realizaci ćwiczenia est zapoznanie się z instrukcą BHP i instrukcą przeciw pożarową oraz przestrzeganie zasad w nich zawartych Wybrane urządzenia dostępne na stanowisku laboratorynym mogą posiadać instrukce stanowiskowe Przed rozpoczęciem pracy należy zapoznać się z instrukcami stanowiskowymi wskazanymi przez prowadzącego W trakcie zaęć laboratorynych należy przestrzegać następuących zasad Sprawdzić, czy urządzenia dostępne na stanowisku laboratorynym są w stanie kompletnym, nie wskazuącym na fizyczne uszkodzenie Sprawdzić prawidłowość połączeń urządzeń Załączenie napięcia do układu pomiarowego może się odbywać po wyrażeniu zgody przez prowadzącego Przyrządy pomiarowe należy ustawić w sposób zapewniaący stałą obserwacę, bez konieczności nachylania się nad innymi elementami układu znaduącymi się pod napięciem Zabronione est dokonywanie akichkolwiek przełączeń oraz wymiana elementów składowych stanowiska pod napięciem Zmiana konfiguraci stanowiska i połączeń w badanym układzie może się odbywać wyłącznie w porozumieniu z prowadzącym zaęcia W przypadku zaniku napięcia zasilaącego należy niezwłocznie wyłączyć wszystkie urządzenia Stwierdzone wszelkie braki w wyposażeniu stanowiska oraz nieprawidłowości w funkconowaniu sprzętu należy przekazywać prowadzącemu zaęcia Zabrania się samodzielnego włączania, manipulowania i korzystania z urządzeń nie należących do danego ćwiczenia W przypadku wystąpienia porażenia prądem elektrycznym należy niezwłocznie wyłączyć zasilanie stanowisk laboratorynych za pomocą wyłącznika bezpieczeństwa, dostępnego na każde tablicy rozdzielcze w laboratorium Przed odłączeniem napięcia nie dotykać porażonego