Теоретическое введение

Исследование работы источника постоянного напряжения на переменную нагрузку

Руководитель: Бадалян Н.П.

Исполнитель: студент гр. Г-207

Сыров М.Н.

Ковров 2009

Цель работы: Исследовать режимы работы различных электротехнических

устройств: генератора (источника напряжения), нагрузки (потреби-

теля, приемника) и линии электропередачи, которые связывают

источник электроэнергии с потребителями.

Теоретическое введение

Исследование электрической цепи "источник-нагрузка" является одним из основных вопросов практической электротехники и проводится для различных целей: определения изменения напряжения на зажимах приемника, тока короткого замыкания и выбора защитной аппаратуры, расчета сечения проводов линии электропередачи, определения мощности потерь, коэффициента полезного действия и др.

Рассмотрим простую электрическую цепь, состоящую из источника напряжения (генератора), имеющего ЭДС Е и внутреннее сопротивление r₀ линии электропередачи с сопротивлением r_л и нагрузки, сопротивление которой r_н изменяется в пределах от r_н → ∞ (холостой ход) до r_н = 0 (короткое замыкание).

На рисунке 1 показана схема электрической цепи. Ток в цепи определяется по II закону Кирхгофа, он изменяется в пределах от тока холостого хода I_хх = 0 (r_н → ∞) до тока короткого замыкания . В дальнейшем ток нагрузки примем за независимую переменную. Напряжение источника U₁, будет меньше его ЭДС Е на величину падения напряжения ; оно определится как . График зависимости называется внешней характеристикой источника, он представляет собой прямую линию при E = const.

Рис. 1. Схема передачи электрической энергии от генератора к потребителю

Напряжение на нагрузке U₂ будет меньше напряжения источника на величину падения напряжения на линии электропередачи . Сопротивление этой линии r_л определяется длиной про­водов, их сечением и материалом провода. Таким образом, напряжение на нагрузке составит .

Полная мощность источника напряжения составит P₁ = E∙I, она должна возрастать линейно с током (E = const). Мощность, потребляемая приемником P₂, которая является полезной, составят . Ее же можно выразить как разность между полной мощностью P₁ и мощностью потерь на внутреннем сопротивлении источника и линии электропередачи . Зависимость мощности в нагрузке от тока описывается квадратичным законом и на графике выразится параболой.

Коэффициент полезного действия установки определится , его график должен повторять зависимость , т.е. быть линейным.

Пользуясь закономОма, можно определить внутреннее сопротивление источника и сопротивление линии передачи . Эти сопротивления не должны изменяться в процессе опыта.

На рисунке 2 показан характер изменения рассмотренных величин

и в зависимости от тока нагрузки I.

Рис. 2. Графики зависимостей от тока нагрузки I