Cel ćwiczenia:
celem ćwiczenia jest pokazanie na modelu fizycznym linii elektroenergetycznej podstawowych zjawisk występujących przy przesyle energii:
- spadki i straty napięcia
- straty mocy czynnej i biernej
- kompensacja mocy biernej
- regulacja napięcia w sieci elektroenergetycznej
Schemat układu połączeń:
Art. -autotransformator;
RL- rezystancja linii;
XL-reaktancja linii;
R- obciążenie czynne;
C- bateria kondensatorów(trójczłonowa bateria o pojemnościach 8μF,28 μF,8 μF)
A-amperomierz;
V-woltomierz;
Hz-częstotliwościomierz;
Z-zabezpieczenie silnika;
P1,P2,P3,P4-przełączniki
W1,W2,W3- wyłączniki
M-silnik
w ćwiczeniu przeprowadzono badanie linii elektroenergetycznej modelowanej za pomocą :
1.tylko RL
2.oraz RLi XL
Dla powyższych modeli linii przeprowadzono pomiary napięć, prądów, mocy czynnej i biernej.
Pomiary wykonano dla przypadków:
- kompensacji silnika (silnik pracował bez obciążenia)
- włączenie obciążenia czynnego (silnik skompensowany)
- regulacja napięcia transformatorem
- zrzutu obciążenia
- wyłączenia baterii
- włączenie samej baterii kondensatorów
Na następnej stronie znajduje się tabela z wynikami pomiarów przeprowadzonych podczas ćwiczenia oraz tabela z wynikami obliczeń:
Obliczenia wykonano na podstawie następujących wzorów:
;
;
;
;
;
;
;
na następnych stronach przedstawione są wykresy wskazowe dla przypadków kompensacji mocy biernej oraz wykresy wskazowe przy włączonej tylko baterii kondensatorów dla linii modelowanej przez RL oraz RL+ XL , a także wykresy zależności Iśr=f(C), δU0=f(C), ΔP0=f(C), ΔQ0=f(C) , sporządzone na podstawie tabeli pomiarowej pozycja „kompensacja mocy biernej” dla obu modeli linii:
Uwagi i wnioski:
W ćwiczeniu przeprowadzono badanie przesyłu energii elektrycznej linią elektroenergetyczną modelowaną za pomocą rezystancji oraz za pomocą rezystancji i reaktancji.
W praktyce jednak mamy do czynienia z liniami o parametrach złożonych z RL+ XL.
Zasadnicze różnice między dwoma modelami linii to :
- dla RL brak strat mocy biernej
- oraz zróżnicowanie spadków napięć w zależności od stopnia kompensacji mocy biernej,
dla RL spadek napięcia utrzymuje się na stałym poziomie , natomiast w przypadku RL+ XL
przy braku kompensacji występują duże spadki napięć lecz w przypadku pełnej kompensacji
spadek napięcia jest bliski wartości zerowej, a straty mocy mają najmniejszą wartość. Można uzyskać nawet ujemną wartość spadku napięcia przy przekompensowaniu( napięcie na końcu linii jest wyższe niż na początku - na wykresie wskazowym nr 4 wartości tych napięć są sobie równe.Dalsze zwiększenie wartości pojemności dałoby ten efekt), lecz następuje wzrost wartości prądu a co za tym idzie również i większych strat mocy czynnej i biernej.
Jak widać z powyższych wykresów zależności Iśr=f(C),oraz ΔP0=f(C) należy jednak bardzo starannie dobierać wartości pojemności kondensatorów(oraz moce baterii kondensatorów)gdyż przekompensowanie daje nam efekt znacznego wzrostu wartości prądu jak i strat mocy. Należy również pamiętać o tym,że mimo iż mierniki mocy biernej wskazują wartość równą zero(pełna kompensacja) to jednak zgodnie z zależnością
straty mocy biernej w linii występują.
Przyłączenie samej baterii kondensatorów na końcu linii wywołuje większe wartości płynących prądów w obu modelach linii niż jest to w przypadku pracy kondensator+obciążenie czynno-indukcyjne. A przypadku modelu linii RL+ XL ponownie obserwujemy ciekawe zjawisko tj. ujemny spadek napięcia.
Jak widać z przeprowadzonego doświadczenia w przypadku pracy linii elektroenergetycznej bardzo ważne jest aby stosować prawidłowo dobrane baterie kondensatorów. Daje to możliwość zmniejszenia strat przesyłowych oraz poprawia parametry napięciowe w szczególności tym odbiorcom , którzy zlokalizowani są dalej od stacji transformatorowych.