Zakład Podstaw Energetyki
Gospodarka elektroenergetyczna
Ćwiczenie nr 3
Data wykonania ćwiczenia
12.11.2013

1. Cel ćwiczenia i wstęp teoretyczny
   

Celem ćwiczenia był pomiar i analiza strat mocy w urządzeniach elektrycznych i układach ich połączeń. Mieliśmy za zadanie dokonanie pomiarów dla kilku osobnych elementów torów zasilających znajdujących się w laboratorium. Następnie wszystkie wcześniej badane elementy należało spiąć w układ szeregowy i zbadać.

Straty mocy są nieodzowną częścią pracy maszyn elektrycznych. Sprawiają że moc oddawana do odbiorcy P₂ bądź też moc użyteczna jest zawsze mniejsza od mocy dostarczanej P₁.

Jeżeli znamy sprawności badanych urządzeń to za pomącą odpowiednich wzorów te straty jesteśmy z stanie wyznaczyć

Straty energii podobnie jak straty mocy można podzielić na :

• Straty jałowe - stałe

• Straty obciążeniowe

Straty obciążeniowe energii są wprost proporcjonalne do oddanej energii A_{2 ,}

natomiast straty mocy obciążeniowe zależą od kwadratu obciążenia mocą pozorną .

1. Tabele pomiarowe

Element 2
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Element 4
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Element 6
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Element 8
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Element 10
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

Połączenie szeregowe elementów 2,4,6,8,10
Lp.
1.
2.
3.
4.
5.
6.
7.
8.
9.
10.

1. Tabele obliczeniowe

Tabela 3. Wyniki obliczeń sprawności oraz strat obciążeniowych elementów

Element	2 ΔPj = 110 W
Lp.	I1
	A
1	7
2	6,5
3	5
4	5,5
5	5
6	4
7	3
8	2
9	1
10	0,55

Element	4 ΔPj = 0 W
Lp.	I1
	A
1	7
2	6,5
3	5
4	5,5
5	5
6	4
7	3
8	2
9	1
10	0,15

Element	6 ΔPj = 110 W
Lp.	I1
	A
1	7
2	6,5
3	5
4	5,5
5	5
6	4
7	3
8	2
9	1
10	0,55

Element	8 ΔPj = 0 W
Lp.	I1
	A
1	7
2	6,5
3	5
4	5,5
5	5
6	4
7	3
8	2
9	1
10	0

Element	10 ΔPj = 120 W
Lp.	I1
	A
1	7
2	6,5
3	5
4	5,5
5	5
6	4
7	3
8	2
9	1
10	0,75

Tabela 4. Wyniki obliczeń sprawności oraz strat obciążeniowych przy różnych sposobach połączeń

Połączenie szeregowe elementów: 2,4,6,8,10
ΔPj= 0 W
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

Tabela 5. Porównanie sprawności wyznaczonych na drodze obliczeń i pomiarów toru przesyłowego złożonego z szeregowego połączenia elementów toru i równoległego torów

Połączenie szeregowe elementów 2,4,6,8,10
Lp.
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10

1. Przykładowe wzory i obliczenia

Obliczanie sprawności dla poszczególnych elementów (tutaj dla elementu 2 wyszczególnionego pomiaru kolorem)

$$\eta = \frac{P_{2}}{P_{1}}$$

$$\eta = \frac{1100}{1250} = 0,88$$

Obliczanie strat jałowych (przykładowo dla elementu 2)

P_j = P₁ (dla P₂ = 0)

P_j = 110 W

Obliczanie strat obciążeniowych (przykładowo dla elementu 2)

P_obc = P₁ − P₂ − P_j

P_obc = 1250 − 1100 − 110 = 40 W

Obliczanie sprawności wypadkowej

η_w = 0, 880 • 0, 951 • 0, 903 • 0, 952 • 0, 790 = 0, 568

1. Wnioski

Po analizie wyników przeprowadzonego ćwiczenia laboratoryjnego możemy zauważyć, że sprawność wypadkowa układu elementów połączonych szeregowo jest znacznie mniejsza od poszczególnych wartości sprawności wynosi ona η_w = 0, 568. Spowodowane jest to tym, że wartość sprawności wypadkowej zależna jest w dużej mierze od najmniejszej wartości sprawności wszystkich elementów. Sprawności poszczególnych elementów wahają się w przedziale od 0,79 do 0,952. Sprawność ma istotny wpływ na działanie całego układu i w szczególności przy dużych wartościach mocy może prowadzić do istotnie dużych strat mocy i energii, dlatego należy dążyć do jak najlepszych wartości sprawności poszczególnych elementów.

Straty mocy biegu jałowego wahają się w przedziale od 0 W do 120 W. Mają one znaczący wpływ na zmianę sprawności układu. Przy elementach w których występują straty mocy biegu jałowego możemy zauważyć, że sprawność ma tendencję rosnącą, natomiast przy braku strat mocy biegu jałowego sprawność zachowuje tendencję malejącą wraz z wzrostem wartości natężenia prądu. Wartości strat mocy biegu jałowego przy poszczególnych elementach występują przy różnych wartościach prądu.

Straty mocy obciążeniowe rosną wraz ze wzrostem prądu. Najmniejsze wartości strat obciążeniowych otrzymaliśmy w elemencie 6. Największe straty mocy obciążeniowe otrzymaliśmy przy szeregowym połączeniu elementów. Istotny wpływ zapewne miała tutaj sprawność układu, która była zdecydowanie niższa niż w poszczególnych elementach.