Рабочая учебная программа по дисциплине конспект лекций задание на контрольную работу и общие указания к выполнению контрольной работы

Лекция 3. Расчет электрических цепей. Потери мощности и качество электрической энергии Расчет электрических сетей Рассмотрим расчет электрических сетей в интегрированном пакете MATHCAD доля двух случаев, когда магистраль выполнена проводом одного сечения, и екогда она выполнена проводами разного сечения. Ниже приведены программы для указанных расчетов. Потери мощности. Коэффициент полезного действия трансформатора КПД трансформатора, так же как и всякой другой электрической машины, равен отношению отдаваемой трансформатором активной мощности P2 к потребляемой активной мощности P1: или в процентах . (5.18) Поскольку КПД силового трансформатора весьма высок и в трансформаторах большой мощности достигает значения 99%, то определение КПД на практике методом непосредственного измерения мощностей P2 и P1 из-за неизбежных погрешностей измерения может дать грубую ошибку. Поэтому применяют метод косвенного определения КПД, при котором одну мощность выражают через другую мощность и потери мощности в трансформаторе: , (5.19) где - потери мощности в стали трансформатора (магнитные потери в сердечнике); - потери мощности в металле обмоток (электрические потери в обмотках), приведенные к температуре обмоток =75°С. Тогда: . (5.20) При определении КПД косвенным методом принимаются следующие допущения. Вместо действительной мощности , отдаваемой трансформатором при токе I2, пользуются расчетной мощностью трансформатора, определяемой по формуле: , (5.21) где – коэффициент нагрузки трансформатора; - номинальная мощность трансформатора на стороне вторичной обмотки. Действительная мощность P2 несколько отличается от расчетной ввиду того, что вторичное напряжение трансформатора при нагрузке отличается от номинального напряжения (напряжения холостого хода), хотя и незначительно. Потери в стали зависят от значения ЭДС Е1, индуктированной в первичной обмотке. При определении КПД считают, что значение Е1 при =const и =const не изменяется с ростом нагрузки. Следовательно, потери в стали при =const и =const также не зависят от нагрузки и равны потерям в стали при холостом ходе: =const. (5.22) В действительности при изменении нагрузки ЭДС Е1 может изменяться в пределах 1,5-4%. Потери в стали прямо пропорциональны квадрату магнитной индукции или квадрату ЭДС. Следовательно, потери в стали могут изменяться в пределах 3-8% (1,0152=1,03 и 1,042=1,08). Потери в металле обмоток в соответствии с законом Джоуля-Ленца пропорциональны квадрату коэффициента нагрузки: . (5.23) Здесь PК - потери в трансформаторе в режиме короткого замыкания, равные потерям в металле обмоток при номинальной нагрузке и температуре обмоток =75°С (потери в стали в режиме короткого замыкания принимаются равными нулю). В действительности потери в металле обмоток при номинальном вторичном токе не равны потерям в режиме короткого замыкания, так как в режиме нагрузки первичный ток является геометрической суммой приведенного вторичного тока и тока намагничивания. Однако влияние тока намагничивания на потери в металле обмоток весьма мало. Все три допущения очень мало влияют на расчетное значение КПД трансформатора и не вносят сколько-нибудь заметной ошибки в его определение. С учетом принятых выше допущений формулу (5.20) можно записать: . (5.24) При постоянном заданном значении единственной переменной величиной в формуле (5.24) является коэффициент нагрузки . При =0 и при КПД равен нулю. Чтобы узнать, при каком значении функция имеет максимум, надо взять первую производную от по переменной и приравнять ее нулю: . (5.25) Проделав эту операцию, получим: . (5.26) Отсюда: . (5.27) Как следует из формулы (5.26) трансформатора достигает максимума при такой нагрузке, при которой потери в металле обмоток равны потерям в стали или переменные потери равны постоянным. На рис.5.11 показана зависимость от нагрузки. Рис.5.11. Зависимость КПД трансформатора от коэффициента нагрузки Значения Р0 и РК приводятся в ГОСТ и в паспорте трансформатора. Поэтому прочитав на паспорте трансформатора эти значения, можно сразу же определить по формуле (5.27), при какой нагрузке КПД трансформатора будет максимальным На стадии проектирования трансформаторов можно изменять соотношения между потерями в меди и стали. Если принять эти потери равными, то максимум КПД будет при номинальной нагрузке. Поскольку чаще всего трансформаторы работают с некоторой недогрузкой, то при их расчетах часто принимают РК :Р0≈2,5-4. В этом случае максимум КПД будет при нагрузке, равной 0,6-0,5 от номинального значения. Поскольку трансформаторы, как правило, загружены неравномерно в течение суток и в течение года, то иногда для оценки использования трансформатора говорят о годовом КПД, который определяют отношением отданной во вторичную сеть энергии в течение года, к энергии, полученной за это время из сети. В заключение отметим, что, несмотря на высокий КПД трансформаторов, вследствие многократной трансформации электрической энергии, общие потери во всех установленных трансформаторах составляют 2-3% и более всей вырабатываемой электроэнергии. По этой причине увеличение КПД трансформаторов за счет снижения уровня потерь является актуальной задачей, которую решают разработчики и производители трансформаторного оборудования. Так в результате технического прогресса трансформаторостроения в Европе за последние 50 лет потери холостого хода для трансформаторов 200 МВ·А снизились более чем в три раза, а нагрузочные потери в два раза. Российские производители за это же время уменьшили потери холостого хода почти в пять раз, а нагрузочные потери – на 20%. Дальнейшее снижение потерь связано со значительными дополнительными затратами на приобретение более дорогих материалов и с увеличением трудоемкости изготовления. Поэтому вопрос о КПД трансформатора в настоящее время решается на основе технико-экономического расчета, с помощью которого определяют минимум годовых затрат ЗГ у потребителя. Эти затраты складываются из цены трансформатора ЦТ, умноженной на коэффициент амортизационных отчислений КА (обычно 0,1) и стоимости годовых потерь электроэнергии ЗП: ЗГ=ЗК + ЗП =КА·ЦТ+ЗП. Здесь ЗК =КА·ЦТ+ЗП – так называемые капитализированные затраты. Качество электроэнергии. КОЭФФИЦИЕНТЫ, ХАРАКТЕРИЗУЮЩИЕ ПЕРИОДИЧЕСКИЕ НЕСИНУСОИДАЛЬНЫЕ ФУНКЦИИ. По аналогии с синусоидальными функциями времени отношение активной мощности при несинусоидальных токах к полной мощности называется коэффициентом мощности и обозначается  : , (11) Иногда этот коэффициент мощности обозначают cos, подразумевая под углом  некоторый условный угол, характеризующий несинусоидальный режим цепи, т.е. угол между эквивалентными синусоидами напряжения и тока, при котором мощность, выделяемая в цепи, равна мощности несинусоидального тока. Отношение действующего значения несинусоидального напряжения или тока к среднему значению этой же функции за полупериод называется коэффициентом формы и обозначается КФ: . Для синусоиды . Отношение максимального значения несинусоидального напряжения или тока к действующему значению этой же функции называется коэффициентом амплитуды Ка. . Для синусоиды Заметим, что чем острее кривая, тем больше значение Отношение действующего значения всех высших гармоник напряжения, включая 40-ю гармонику к действующему значению первой гармоники напряжения называется коэффициентом искажения синусоидальности кривой напряжения [4]. Ранее это отношение называли коэффициентом несинусоидальности, коэффициентом гармоник (клирфактором) или коэффициентом нелинейных искажений. Для синусоиды . Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в процентах как результат i-го наблюдения вычисляют по формуле: . Значение коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения в процентах как результат среднеквадратического усреднения N наблюдений в течение 24 ч вычисляют по формуле: Число наблюдений N должно быть не менее 9. Коэффициент искажения синусоидальности является важным показателем качества электроэнергии. Кривые напряжения промышленных сетей обычно отличаются от идеальной синусоиды. Они содержат кроме основной гармоники и высшие гармоники. Высшие гармоники в системах электроснабжения нежелательны по ряду причин: появляются дополнительные потери в электрических машинах, трансформаторах и сетях, затрудняется компенсация реактивной мощности с помощью батарей конденсаторов и сокращается срок службы изоляции электрических машин и аппаратов. Кроме того, ухудшается качество работы систем релейной защиты, автоматики, телемеханики и связи. В электротехнике вводят понятие о практически синусоидальной кривой. По межгосударственному стандарту ГОСТ 13109-97, нормирующему качество электроэнергии [4] напряжение промышленной сети считается практически синусоидальным, если действующее значение всех высших гармоник не превышает следующих нормально допустимых значений: в сетях0,38 кВ -8% в сетях 6-20 кВ - 5% в сетях 35 кВ - 4% в сетях 110-330 кВ -2% действующего значения напряжения основной частоты. Предельно допустимые значения коэффициента искажения синусоидальности кривой напряжения не должны превышать указанных нормально допустимых значений более чем в 1,5 раза. Отношение действующего значения n-й гармоники напряжения к действующему значению 1-й гармоники напряжения в процентах называется коэффициентом n-й гармонической составляющей: . Коэффициент n-й гармонической составляющей так же как и вычисляют как результат среднеквадратического усреднения N наблюдений в течение 24 ч. Число наблюдений N должно быть не менее 9. Согласно ГОСТ 13109-97 [4] коэффициент 3-й гармонической составляющей напряжения в однофазных электрических сетях общего назначения 0,38 кВ не должен превышать 5%. В сетях 35 кВ его значение не должно превышать 3%, а в сетях 110-330 кВ-1,5%. В трехфазных трехпроводных электрических сетях эти значения принимают вдвое меньшими по сравнению с приведенными значениями. Требования к качеству напряжения в электротяговых сетях менее жесткие чем в электрических сетях общего назначения. Положим, что напряжение синусоидальное, т.е. U = U1, а ток несинусоидален. Действующее значение несинусоидального тока равно Активная мощность в соответствии с (9) определяется мощностью первой гармоники . Коэффициент мощности в соответствии с (11) . Поскольку , то .

Похожие:

	Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине ...		Задание на контрольную работу по дисциплине С помощью редактора Word составить и напечатать реферат по Вашей теме контрольной работы. Реферат должен быть сдан преподавателю...
	Методические рекомендации по выполнению контрольной работы по дисциплине... Адрес преподавателя – контрольную работу высылать на электронную почту Ковригиной В. А. 14		Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» Программа курса, задания и методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Имиджелогия» для студентов заочной...
	Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине... Контрольная работа по дисциплине «Психология ведения переговоров» состоит из 3-х частей: реферата, итогового теста и контрольных...		Методические указания по выполнению контрольной работы Цели и задачи... Связи с общественностью: методические указания по выполнению контрольной работы, обучающихся на 6 курсе специальности «Маркетинг»-...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Анализ музыкальных произведений» утверждены на заседании кафедры...		Методические указания по выполнению контрольной работы по дисциплине «Финансы» Задания к контрольной работе даны в 10-ти вариантах. Номер варианта контрольной работы соответствует последней цифре номера зачетной...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Управление затратами» Методические указания к изучению дисциплины «Управление затратами» и выполнению контрольной работы для студентов экономических специальностей...		Методические указания по выполнению контрольной работы для самостоятельной... Методические указания по выполнению контрольной работы одобрены на заседании Научно-методического совета взфэи
	Методические указания к выполнению контрольной работы для студентов... Студенты, обучающиеся по специальности 080507 «Менеджмент организации», выполняют контрольную работу по проблемным вопросам курса...		Методические указания для выполнения контрольной работы по дисциплине... Для достижения учебных целей дисциплины «Корпоративная социальная ответственность» студентам необходимо, наряду с другими видами...
	Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине... Методические указания к выполнению контрольной работы по дисциплине «Основы научных музыкально-педагогических исследований» утверждены...		Методические указания по выполнению контрольной работы для студентов... Современные методы исследований : методические указания по выполнению контрольной работы / сост. В. И. Гузенко, Д. В. Сергиенко;...
	Методические указания по выполнению контрольных работ общие положения... Методические указания и задания контрольной работы по дисциплине для студентов специальностей 080301 – Коммерция (торговое дело);...		Материалы для подготовки контрольной работы по дисциплине «История... Студенты, не представившие в установленный срок контрольную работу или не получившие по ней зачета, к экзамену по данной дисциплине...