Wydział Transportu PW Zakład Eksploatacji Systemów Trakcyjnych i Wyposażeń Elektrycznych w Transporcie				Laboratorium podstaw elektrotechniki
Grupa T5	Semestr 4	Data 3.03.2006	Zespół nr 8 1. Piotr Majkowski 2. Rafał Miszewski 3. Łukasz Niszcz	Podpis prowadzącego
Nr ćwiczenia 9		Temat: Badanie układów zasilania i sterowania

STANOWISKO 1

Badanie modelu linii zasilającej prądu przemiennego

Celem ćwiczenia było zbadanie spadków napięcia i strat mocy w liniach zasilających urządzenia energoelektryczne. Oba te niekorzystne zjawiska związane są z przesyłaniem mocy czynnej i biernej w sieci. Spadkami napięcia nazywamy różnicę algebraiczną wartości skutecznych napięcia między początkiem a końcem odcinka zasilania. W celu zmniejszania niekorzystnych skutków przesyłu mocy biernej należy dążyć do zmniejszania jej poboru z sieci. Pozwala na to odpowiedni dobór i racjonalne użytkowanie urządzeń odbiorczych lub instalowanie dodatkowych odbiorników pojemnościowych.

Badany układ bez połączeń wariantowych przedstawia poniższy rysunek:

Punkty układu bazowego połączyliśmy według wariantu A, jak na rysunku poniżej:

Rozważaliśmy 2 warianty: z podłączonym kondensatorem (b) oraz bez podłączenia kondensatora (a). Wszystkie pomiary oraz wartości wielkości obliczanych (obliczane są one na podstawie wzorów, które również znajdują się na protokole) są zaprezentowane w protokole z ćwiczeń.

W kolejnym punkcie dokonaliśmy pomiarów rezystancji linii zasilającej, następnie za pomocą kabelków połączyliśmy układ bazowy w tor elektroenergetyczny wariant A bez dołączenia kondensatora:

Później dokonaliśmy pomiarów prądów mocy i napięć występujących w linii. Pomiary te powtórzyliśmy po dołączeniu do linii kondensatora. Na końcu policzyliśmy pozostałe wielkości: współczynniki mocy, moce, sprawności, według wzorów podanych w instrukcji.

1.Wykres wskazowy prądów i napięć badanego modelu linii bez kondensatora.

Na podstawie otrzymanych pomiarów prezentujemy wykres wskazowy prądów i napięć w linii bez podłączonego kondensatora:

2.Wykresy trójkątowe całkowitej mocy badanego modelu linii.

Dane do wykonania tych wykresów otrzymałyśmy w wyniku pomiarów mocy czynnych P, natomiast wartość mocy biernych Q otrzymaliśmy na podstawie obliczeń. Wszystkie te wartości zawarte są w protokole z wykonywanych ćwiczeń.

.1). Linia bez uwzględnienia kondensatora. Moc czynna P= 22,2 W, moc bierna Q= 27,2 var. Mając te dane możemy obliczyć całkowitą moc: S= 22,2+ j 27,2 VA= 35,1 e^j50,73 VA

2). Linia z uwzględnieniem kondensatora. Moc czynna P= 27,1 W, moc bierna Q= 11,5 var. Mając te dane możemy obliczyć całkowitą moc: S= 27,1 + j 11,5 VA= 29,4 e^j23,07 VA

Obliczanie niepewności pomiarów.

Kolejnym etapem jest przedstawienie niepewności pomiarów wynikających z błędów odczytu pomiaru, niedokładności urządzeń pomiarowych itp. Dla zilustrowania niepewności pomiarów przedstawiamy cykl 30 pomiarów napięcia wejściowego U₁:

231,5 231,4 231,9 231,3 230,9 231,3 231,9 232,1 232,2 232,6 230,8 231,2 230,6 230,6 231,1 230,8 231,3 232,3 232,6 232,5 230,9 231,4 231,2 231,3 231,4 231,2 232,4 231,9 232,4 232,4

Po dokonaniu odpowiednich obliczeń dla tych pomiarów otrzymaliśmy wartość średnią x_śr= 231,6 przy odchyleniu standardowym równym s= 0,61.

Niepewność względna:

Niepewność bezwzględna:

Wnioski :

Podniesienie sprawności energetycznej linii obciążonej odbiorami indukcyjnymi można uzyskać na 2 sposoby: przez podniesienie napięcia nominalnego sieci lub przez kompensację mocy biernej w punktach odbiorów (wówczas moc bierna nie będzie przesyłana linią, zmniejszy się strata napięcia, podwyższą się spadki napięć odbiornikowych, co spowoduje wzrost przekazanej mocy).Kompensacja mocy biernej odbywa się za pomocą kondensatora do poprawy wypadkowego współczynnika mocy w punkcie odbiornikowym. Kondensator włączony do sieci i pobierający moc bierną pojemnościową można traktować jako źródło mocy biernej indukcyjnej w tej sieci. Odbiory indukcyjne u odbiorcy czerpią wtedy tylko część mocy biernej z pobliskiej baterii kondensatorów i nie obciążają układu przesyłowego wówczas zmniejszają się straty napięć w sieci pochodzące od składowej biernej prądu natomiast zwiększają się przez to spadki napięć odbiornikowych. Ogólnie rzecz biorąc podnosi się sprawność układu zasilania.

STANOWISKO 2

Badanie układów sterowania przerywanego

Układ 1 - Załączenie i wyłączenie stycznika z jednego miejsca

Układ przedstawiony na poniższym schemacie zbudowany jest z:

• zestyku przycisku rozwiernego

• zestyku pomocniczego zwiernego stycznika

• zestyku przycisku zwiernego

• cewki stycznika

Opis działania:

W momencie, kiedy wciśniemy załącznik Z zaczniemy zasilać cewkę zestyku S , która to załączy zworkę S₄ . Układ będzie pracował mimo, że puścimy włącznik Z gdyż jest to układ z podtrzymaniem zasilania poprzez zworkę S₄. Zasilanie przerwane zostanie dopiero po wciśnięci przycisku rozwiernego O.

W układzie nr 1 po wciśnięciu przycisku sterowniczego (zestyku przycisku zwiernego Z) następuje załączenie cewki przekaźnika na czas wciśnięcia przycisku. Układ pozwala sterować danym urządzeniem tylko przez wciśnięcie, bądź wyciśnięcie przycisku z jednoczesnym przytrzymaniem go. Pozwala to na stałe zasilanie układu pomimo rozłączenia wyłącznika Z. Przerwanie zasilania nie nastąpi samoczynnie, a dopiero po wciśnięciu rozłącznika O. Pozwala to na stałe zasilanie urządzenia po jednokrotnym naciśnięciu przycisku, bez konieczności zwierania go na czas pracy urządzenia.

Układ 3 - Włączenie stycznika na określony czas

Opis działania:

Załączenie przycisku zwiernego Z spowoduje zasilanie cewki S, która to przestawi zworkę układu podtrzymania S₄ w położenie pracy. Jednocześnie nastąpi zasilenie cewki układu rozłączenia czasowego PC, który od momentu początku zasilania odlicza czas (nastawiony uprzednio) na rozłączenie zworki PC₁, a tym samym rozłączenie układu. Wyłącznik PC pełni tu rolę wyłącznika tyle, że mamy możliwość ustawienia czasu rozłączenia. Obwód można rozłączyć przed upływem ustalonego czasu przy pomocy przycisku rozwiernego O.

W opisywanym układzie naciśnięcie zestyku przycisku rozwiernego spowoduje załączenie napięcia na zestyku przekaźnika rozwiernego, otwierającego się ze zwłoką i zasilaniu cewki przekaźnika ze zwłoką czasową PC₁, która to zasila cewkę stycznika S. Po określonym czasie ustawionym na wyłączniku czasowym nastąpi rozwarcie styków (w zestyku rozwiernym otwierającym się ze zwłoką PC₁) i wyłączenie zasilania cewek PC i S, a co za tym idzie rozłączeniu układu czasowego. Pozwala to na automatyczne sterowanie rozłączeniem zasilania po upływie zadanego czasu od załączenia zasilania. Układ taki spotykamy m.in. w oświetleniu automatycznie wyłączającym się po pewnym czasie od jego włączenia stosowanym np. na klatkach schodowych budynków.

Wnioski:

Układ 1 pozwala na pracę z samo podtrzymaniem niezależnie od czasu działania oraz od położenia przełącznika zwierającego. Kolejny układ pozwala na automatyczne rozłączanie urządzenia po upłynięciu ustalonego czasu od chwili jego załączenia.

Ćwiczenie dowodzi, że układy przekaźnikowo-stycznikowe stosowane mogą być do sterowania obwodami zasilania, co prawda postęp techniczny rolę tę przekazuje półprzewodnikowym układom zasilania cechującym się znacznie większą szybkością, odpornością na czynniki zewnętrzne przy jednoczesnym zmniejszeniu ich wymiarów i kosztów wykonania. Jednakże tradycyjne obwody oparte na układach przekaźników i styczników stale pozostają używanymi np. w kolejowym systemie sterowania ruchem jak i w innych systemach, głównie zabezpieczających.

---