Электрические измерения (стр. 5 из 15)
– длинна линии; 
–удельная проводимость проводов;
–напряжение в конце линии;
–допустимое относительное падение напряжение в линии.Провода, сечение которых рассчитано по допустимому падению напряжения, нужно проверить на нагрев. Это делается по таблицам допустимых нагрузок на провода. Из двух сечений – рассчитанного по допустимому значению падению напряжения и выбранного по таблице допустимых нагрузок – окончательно берётся большее. Провода выпускаются стандартных сечений.
Допустимые нагрузки на голые провода, проложенные открыто, приводятся в таблице 4.1. Наибольший ток в линии передачи имеет место при коротком замыкании в нагрузке. Величина его ограничивается только внутренним сопротивлением генератора и сопротивлением проводов линии
, (4.5)где
– э.д.с. генератора; 
– сопротивление генератора.При коротком замыкании генератор развивает наибольшую мощность, но вся она теряется на нагревание его обмоток и проводов линии. Обмотки генератора и провода линии на такой большой ток не рассчитаны. Для защиты генератора и линии от токов короткого замыкания ставятся плавкие предохранители.
Таблица 4.1 – Допустимые нагрузки на голые провода, проложенные открыто
| Медные | Алюминиевые | ||
| Сечение S, мм2 | Допустимый ток I, А | Сечение S, мм2 | Допустимый ток I, А |
| М-4 | 50 | ||
| М-6 | 70 | ||
| М-10 | 95 | А-10 | 75 |
| М-16 | 130 | А-16 | 105 |
| М-25 | 180 | А-25 | 135 |
| М-35 | 220 | А-35 | 170 |
| М-50 | 270 | А-50 | 215 |
Полезная мощность при коротком замыкании отсутствует, поэтому КПД короткого замыкания
(4.6)Режим, когда линия на концах разомкнута, т.е. к ней не подключены потребители, называется режимом холостого хода (х.х.). Полезная мощность в этом случае тоже равна нулю, но генератор не развивает никакой мощности. При х.х. в линии тока нет
(4.7)Величина потери напряжения
может быть определена как разность показаний вольтметров, один из которых включен в начале электрической линии, а другой в конце ее т.е. 
(4.8)При холостом ходе потери напряжения в проводах отсутствуют, напряжение на конце линии равно э.д.с. генератора,
, (4.9)где
– напряжение в начале линии.Величина сопротивления проводов электрической линии, положенной от источника электрической энергии к электроприемникам, определяется опытно, по результатам измерения, на основании закона Ома т.е.
(4.10)Мощность источника электрической энергии
в основном подводится к электроприемникам, приключенным в конце линии и составляет 
, а частично идет на покрытие потерь в проводах линии 
, т.е. 
(4.11)Режим, при котором сопротивление нагрузки равно сумме сопротивлений проводов линии и внутреннего источника, называется согласованным режимом
,(4.12)где
– сопротивление нагрузки.При этом может быть получена максимальная мощность
(4.13)В таком режиме напряжение на нагрузке
,(4.14)а к.п.д. равен 50%. Такой режим работы допустим лишь в линиях связи, где важно получать наибольшую мощность сигнала в цепи нагрузки, а вопросы, связанные с потерями
, отодвигаются на второй план. Электрические сети промышленных предприятий нормально работают с потерей не выше 10% от передаваемой мощности, и экономичность их работы характеризуется величиной коэффициента полезного действия 
(4.15)Электрические сети работают в режиме, более близком к режиму холостого хода. Это обеспечивает более высокий КПД и меньшие колебания напряжения на нагрузке при изменении её величины. Такой режим называется номинальным и рассчитан на длительную работу линии.
Объект и средства исследования
Объектом исследования служит модель линии электропередачи постоянного тока. В качестве модели линии электропередачи применяется реостат с сопротивлением 2R1, а потребителями являются сопротивления одного из магазина сопротивлений с эквивалентным сопротивлением R2, (рисунок 4.3)
Для проведения исследования используют:
1) Источник электрической энергии переменного тока на третьем блоке (автомат переменного тока подключается к фазному напряжению) от трехфазного источника напряжения;
2) реостат на третьем блоке (R= 0+200; I≤0,4 А);
3) магазин сопротивлений (R1, R2, R3, R4,);
4) вольтметры (V1, V2), пределы измерения от 0 до 100 В;
5) амперметр (А), пределы измерения от 0 до 1 А;
6) ваттметры (W1, W2), пределы измерения по току от 0 до 0,4 А, по напряжению 100 В;
7) провода соединительные со штекерами одно-, двух-, трех- и четырехлучевые;
8) двухполюсный выключатель В1;
9) однополюсный выключатель В2.
Рисунок 4.2– Зависимость величин U2, ΔU, P1, P2, и η от тока I нагрузки, включенной в конце линии, при U1=const в начале линии
Рисунок 4.3 – Схема линии электропередачи постоянного тока
Рабочее задание
1 Исследование режима холостого хода линии электропередач постоянного тока.
Режим холостого хода – потребители отключены, т.е. цепь нагрузки разомкнута с помощью тумблера В2.
Измерить напряжение на выходных зажимах схемы (напряжение в начале линии – U1) и напряжение в конце линии – U2, ток в цепи I, мощность P1 в начале линии, а мощность P2 в конце линии. Данные занести в таблицу 4.2.
2 Режимы нагрузки.
Включить тумблер В2 (2R1=max). Произвести измерение тока I, напряжения U1 и U2, мощности Р1 и Р2 при одном, двух и трех включенных сопротивлениях. Данные занести в таблицу 4.2.
3 Согласованный режим.
Согласованный режим работы линии передачи и потребителей имеет место, когда сопротивление потребителей равно сопротивлению линии передачи
, 
,где
– эквивалентное сопротивление потребителей; 
– сопротивление 2-х проводной линии.Изменяя сопротивление нагрузки
с помощью тумблеров, добиться того, чтобы 
Произвести измерения I, U1, U2, P1 и P2. Данные занести в таблицу 4.2.
4 Режим короткого замыкания.
В этом режиме сопротивление нагрузки должно быть равно нулю (
), закорочены все перемычки на цепочке последовательно соединенных резисторов, а 
стоит в положении max). Произвести измерения I, U1, U2, P1 и P2. Данные измерений занести в таблицу 4.2. При коротком замыкании (к.з.) 
, следовательно, 
5 По данным измерений и результатам вычислений построить график в одной системе координат для следующих зависимостей:
, 
, 
, 
, 
, 
.