POLITECHNIKA CZĘSTOCHOWSKA

Laboratorium Elektrotechniki Teoretycznej

TEMAT: Strata i spadek napięcia oraz
strata mocy w linii energetycznej.

Rok II, Semestr III,

Grupa I, Sekcja 7

Skład grupy:

1.Barczak Piotr.

2.Bilski Dariusz.

3.Bednarz Rafał.

1. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia było zapoznanie się ze sposobami poprawy współczynnika mocy odbiorników elektrycznych , również zbadanie wpływu różnych parametrów na stratę
i spadek napięcia w elektromagnetycznej linii przesyłowej.

2. Wiadomości wstępne.

Elektroenergetyczna linia przesyłowa łączy źródło zasilające ze znajdującym się, czasami w znacznej odległości od niego, odbiornikiem. Linia przesyłowa może być wykonana jako:

• napowietrzna,

• kablowa

• fragment instalacji elektrycznej wewnątrz budynku.

W liniach długich elektroenergetycznych o napięciu przekraczającym 35 kV należy uwzględnić upływność wywołaną niedoskonałością izolacji oraz prądy pojemnościowe. W celu zapewnienia prawidłowej pracy odbiorników energii pożądane jest aby napięcie U2 na odbiorniku było równe napięciu znamionowemu odbiornika U2=Un. Dlatego napięcie zasilania linii U1 wyznacza się na podstawie przyjętej wartości napięcia U2 dla danych parametrów odbiornika i linii. W liniach elektroenergetycznych prądu sinusoidalnego jednofazowego
i trójfazowego rozróżniać będziemy:

• spadek napięcia - różnica algebraiczna skutecznych wartości napięcia na początku
  i na końcu linii: ΔU=U1-U2

• stratę napięcia - różnica geometryczna wskazów napięcia na początku i na końcu linii:
  ΔU=U1-U2

Wzór do obliczania spadku napięcia w linii energetycznej przyjmuje postać:

ΔU=(R_Lcosϕ₂ +X_Lsinϕ₂)I

R_L- rezystancja linii, X_L- reaktancja linii.

• stratę mocy czynnej:
  

• stratę mocy biernej: ΔQ=X_L*I² jeżeli Q₂=P₂tgϕ₂ to Q₁=Q₂+ΔQ a S₁=U₁*I=
  

• sprawność linii energetycznej- stosunek mocy czynnej P₂ oddanej na końcu linii do mocy czynnej P₁ doprowadzonej na początku linii:

• współczynnik mocy na początku linii obliczamy za pomocą wzoru:

3. Spis przyrządów:

• woltomierz,

• autotransformator,

• amperomierz,

• watomierz ferrodynamiczny,

• rezystor suwakowy,

• rezystor dekadowy,

4. Schematy połączeń i tabele wyników.

Z obliczeń				Z pomiarów
C	U	I	P	Cos ϕ
μF	[ V ]	[ A ]	[ J ]	-
0	150	0,32	15	0,31
1	150	0,27	16	0,38
2	150	0,24	15,5	0,43
3	150	0,21	16	0,5
4	150	0,175	17	0,64
5	150	0,15	16,5	0,73
6	150	0,14	16	0,73
7	150	0,14	17	0,76
8	150	0,21	16	0,5
9	150	0,18	16,2	0,59
10	150	0,22	18	0,52

	Z pomiarów				Z obliczeń
	U1	U2	Ul	I	ΔP	P1	P2	ΔQ	Q1	Q2	cosϕ	S1	η
	[V]	[V]	[V]	[A]	[W]	[W]	[W]	Var	Var	Var	[-]	[VA]	[%]
C	80	130	58	0,4	4,8	15,2	10,4	22,4	71,3	48,9	0,21	73	68
	80	80	23	0,16	0,8	10,7	9,9	3,6	11,9	8,3	0,67	16	93
	80	77	14	0,09	0,24	6,64	6,4	1,1	3,7	2,6	0,87	7,6	96
R	80	65	29	0,2	1,2	14,2	13	5,6	5,6	0	0,93	15,3	92
	80	72	18	0,13	0,5	9,9	9,4	2,4	2,4	0	0,97	10,2	95
	80	75	14	0,09	0,24	7,04	6,8	1,1	1,1	0	0,96	7,1	97
L	80	65	14	0,1	0,3	6,67	6,37	1,4	2,5	1,1	0,94	7,1	96
	80	68	12	0,08	0,2	5,6	5,4	0,9	1,61	0,71	0,97	5,8	96
	80	71	10	0,07	0,15	5,05	4,9	0,7	1,24	0,54	0,97	5,2	97

5. Przykładowe obliczenia

Q = U⋅i⋅sinϕ P = U⋅i⋅cosϕ S = U⋅i cosϕ = P/S = 2/(40⋅0,26) = 0,192

• schemat C

• dla układów z rezystancją i indukcyjnością obliczenia są analogiczne.

Wykres U₂ w funkcji współczynnika mocy odbiornika dla układu RC

6. Wykresy wskazowe.

6. Wnioski :

Przy przesyłaniu energii elektrycznej występują straty energii związane z wydzieleniem się ciepła w przewodach linii, zgodnie z prawem Joule'a. Z dokonanych pomiarów dla schematu pierwszego , a także z obliczeń można zauważyć , że ważny wpływ na straty mocy w obwodzie ma ilość przyłączonej pojemności do układu .Współczynnik mocy cosϕ rośnie wraz ze wzrostem pojemności, po przekroczeniu wartości 4μF cosϕ maleje, następuje przekompenso-wanie, które można zauważyć na wykresie wskazowym (odbiornik ma charakter pojemno-ściowy).W układzie drugim obserwowaliśmy wpływ różnych parametrów na stratę i spadek napięcia w emulowanej linii przesyłowej . Okazuje się , że straty są tym mniejsze im mniejszy jest spadek napięcia na linii przesyłowej, im mniejszy spadek napięcia tym mniejsza wartość ΔP a co za tym idzie większa sprawność linii przesyłowej.

---