I. Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest praktyczne zapoznanie się ze sposobami poprawy współczynnika mocy odbiorników energii elektrycznej.

II. Schematy połączeń

1.Poprawa współczynnika mocy cos

2. Spadek napięcia i strata napięcia oraz strata mocy w linii energetycznej.

III. Tabele pomiarowe.

1)

Lp	C	U	J	P	cos
	F	V	A	W	-
1	0	100	0,3	27	0,9
2	1	100	0,29	27	0.93
3	2	100	0,28	27	0.96
Lp	C	U	J	P	cos
	F	V	A	W	-
4	3	100	0,27	27	1
5	4	100	0,27	27	1
6	5	100	0,271	26,5	0.97
7	6	100	0,275	26,5	0.977
8	7	100	0,29	27	0.93
9	8	100	0,3	26,5	0.88
10	9	100	0,32	27	0.8437
11	10	100	0,34	27	0.7941

2)

Lp	U1	U2	UL		P	P1	P2	Q	Q1	Q2	cos	S2	
	V	V	V	A	W	W	W	VAr	VAr	VAr	-	VA	%
1	100	61	27	0,17	0,49	1,36	0,86	12,8	16,9	4,05	0,08	10,37	63
2	100	70	47	0,32	1,08	4,16	3,07	17,3	31,7	14,3	0,13	22,4	73
3	100	55	16	0,1	0,2	0,5	0,3	8,58	9,98	1,4	0,05	5,5	60
4	100	50	17,5	0,11	0,36	0,72	0,36	9,27	10,9	1,694	0,06	5,5	50
5	100	45	18	0,12	0,52	0,96	0,42	9,94	11,9	2,016	0,08	5,4	45
6	100	54	14	0,1	0,25	0,55	0,3	8,85	9,98	1,4	0,05	5,4	54
7	100	60	19	0,13	0,33	0,84	0,51	10,6	12,9	2,366	0,06	7,8	60
8	100	65	25	0,17	0,45	1,32	0,86	12,6	16,9	4,046	0,08	11,05	65
9	100	55	13	0,09	0,19	0,44	0,24	7,85	8,98	1,13	0,05	4,35	55

Pomiary nr 1,2,3 wykonano dla układu a), pomiary nr 4,5,6 dla układu b), pomiary nr 1,2,3 dla układu c). Jako układu RL użyto odbiornika Z=452+j1742.

IV. Obliczenia

1. Dla poprawy współczynnika mocy.

cos 

cos₁ =
= 0.93 cos₆ =
= 0.977

cos₂ =
= 0.96 cos₇ =
= 0,93

cos₃ =
= 1 cos₈ =
= 0.88

cos₄ =
= 1 cos₉ =
= 0.843

cos₅ =
=0,97 cos₁₀ =
= 0.794

cos₀ =
= 0.9

2) Dla spadku i straty napięcia.

a) szeregowe połączenie RC

P₂ = RJ² Q₂ = XJ²

P₂ =
²= 0,867 W Q₂ =
²= 4,046 VAr

P₂ =
²= 3,072 W Q₂ =
²= 14,334VAr

P₂ = 30
²= 0.3 W Q₂ =
²= 1,4Var

S₂ = U₂J

S₂ = 610.17 = 10,37 VA

S₂ = 700.32 = 22.4 VA

S₂ = 550,1 = 5,5 VA

cos =

cos 
 

cos =
= 0.13

cos =
= 0.05

P₁ = U₁Jcos Q₁ = U₁Jsin

P₁ = 61*0,17*0,08=1,36 Q₁ = 61*0,17*0,99 = 16,94 VAr

P₁ =70*0,32*0,05= 4,16 W Q₁ = 70*0,32*0,998 = 31,72 VAr

P₁ =55*0,1*0,05=0,5 W Q₁ = 55*0,1*0,998 = 9,98 Var

P = P₁ - P₂ Q = Q₁ - Q₂

P  ,  ,  , W Q = 16,94 - 4,046 = 12,89 VAr

P = 4,16 - 3,072= 1,088 W Q = 9,98 - 1,4 = 8,58 VAr

P = 0,5 - 0,3 = 0,2 W Q = 8,98 -1,134 = 7,85 Var

 =
100%

 
  

 
  

 
  

III. Uwagi i wnioski

Podczas wykonywania tego ćwiczenia zapoznaliśmy się ze sposobami poprawy współczynnika mocy czynnej cos. Jak wiemy z Elektrotechniki większość odbiorników prądu przemiennego pobiera z sieci nie tylko moc czynną ale również moc bierną indukcyjną. Obydwa rodzaje mocy składają się na moc pozorną S. Do odbiorników charakteryzujących się największym

poborem mocy biernej należą silniki (ok. 70% poboru mocy biernej) i transformatory (20% poboru mocy biernej).

Pobierana przez te urządzenia energia bierna indukcyjna musi zostać wyprodukowana w generatorach i przesłana do miejsca jej odbioru. Odbiorniki w większości wykorzystują tylko moc czynną, dlatego zużywana przez nie moc bierna jest zbędnie transportowana do odbiorcy co pociąga za sobą zwiększenie spadków napięć w lini i zwiększenie kosztów przesyłu energii. Ze względów ekonomicznych dąży się do ograniczenia przesyłu energii biernej. Jak wiemy pobór mocy biernej pojemnościowej jest równoznaczny z wytwarzaniem mocy biernej indukcyjnej. Moce te znoszą się wzajemnie, dlatego w obwód silników włączamy baterie kondensatorów.

W trakcie wykonywania pomiarów zauważyliśmy że w miarę zwiększania pojemności baterii kondensatorów włączonej równolegle z odbiornikiem o impedancji Z=30+j140  , współczynnik mocy cos również się zwiększał. Jest to jeden ze sposobów poprawy współczynnika mocy. W praktyce dążymy do tego aby jego wartość była zbliżona do 1.Wówczas moc czynna jest równa mocy pozornej. Pojemność baterii kondensatorów jaką należy włączyć dla uzyskania tego stanu obliczamy ze wzoru:

C =

Przesyłowi energii elektrycznej towarzyszą spadki napięć w liniach i przewodach energetycznych. Spadek napięcia w linii jest to różnica algebraiczna wartości skutecznych napięć na początku i na końcu linii. Natomiast strata napięcia w linii jest różnica geometryczna wskazów napięciowych na początku i na końcu linii. Linię energetyczną możemy zastąpić układem szeregowo połączonych rezystancji R i reaktancji indukcyjnej X_L.

W trakcje pomiarów zauważyliśmy że moc czynna jak i bierna pobierana z linii są znacznie mniejsze od mocy dostarczanej do linii. Spowodowane jest to stratami mocy w linii. Strata mocy czynnej jest równa mocy czynnej jaka wydzieli się w postaci ciepła na rezystancji przewodów.

Strata mocy biernej związana jest z jej wydzielaniem się na oporze biernym indukcyjnym. Na podstawie wykonanych obliczeń stwierdziliśmy że jej wartość maleje wraz ze wzrostem cos.

W związku z występowaniem spadków napięcia w linii , przesyłając energię na dalekie odległości stosuje się wysokie napięcia rzędu 30,110kV.

---