Studierea Transportării Energiei Electrice prin Linie de Curent Continuu

Scopul lucrării:

Studierea regimurilor liniei de curent continuu şi construirea caracteristicilor mărimilor circuitului la variaţia rezistenţei sarcinii de la 0 pînă la ∞.

Noţiuni generale:

Pentru transportarea energiei electrice de curent continuu de la generator la consumator se utilizează linii electrice cu două conductoare. Deoarece linia electrică are întotdeauna o rezistenţă, în ea au loc pierderi de tensiune ∆U,şi pierderi de putere ∆P,şi energie ∆W.

Pentru schema din lucrarea dată se pot scrie următoarele relaţii:

1. Pierderile de tensiune în linia electrică:

∆U=U1- U2=I*R (1.1)

unde:

U1- tensiunea la intrarea liniei, [V];

U2- tensiunea la ieşirea liniei sau la bornele sarcinii, [V];

R= ρ * - rezistenţa firelor, [Ω];

unde:

ρ - rezistivitatea specifică a materialului, [(Ω*mm2)/m];

l - lungimea liniei, [m];

S - aria secţiunii transversale a conductorului, [mm2];

2. Din (1.1) obţinem relaţia dintre tensiunile U1 şi U2:

U1 = U2 + ∆U = U2+ I*R (1.2)

3. Puterea furnizată sarcinii de către sursa de energie electrică, [W]:

P1 = U1*I = P2 + ∆P, (1.3)

unde:

P2 =I2Rs = /Rs - puterea utilă consumată de sarcină, [W];

∆P = I2*R1 - pierderile de putere în linie, [W].

4. Randamentul liniei la transportarea puterii electrice de la sursă la sarcină se calculează după formula:

η = *100% = *100% = (1- )*100% ,

sau

η = = *100% . (1.4)

În liniile electrice sunt posibile următoarele regimuri de funcţionare:

a) regim de funcţionare normală sau regim de lucru;

(0<Rs<∞)

Conform legii lui Ohm obţinem:

I= ,

unde:

Rs - rezistenţa sarcinii, [Ω];

R - rezistenţa liniei electrice, [Ω];

U1 şi R sunt mărimi constante, deci curentul în circuit depinde de mărimea rezistenţei sarcinii;

b) regim de funcţionare în gol (Rs = ∞), consumatorul este deconectat:

I=0; ∆U=0; ∆P=0; P1=P2=0; U1=U2;

c) regim de scurtcircuit (Rs = 0), consumatorul este scurtcircuitat:

U2 = 0; I = ; ∆U = U1 = I*R ;

∆P = I2R = P1 ; P2 = I2Rs = 0.

Din relaţia P2 = P1 - ∆P = U1*I – I2R, rezultă că puterea P2 = f(I2).

Mod de lucru:

1. montăm circuitul electric de mai jos în mediul de programare Multisim:

2. variind rezistenţa sarcinii Rs de la valoarea maximală pînă la zero, studiem comportamentul liniei la diferite regimuri de funcţionare, de la funcţionarea în gol (Rs=∞) pînă la regimul de scurtcircuit (Rs=0). Tensiunea U1=const, este recomandată de profesor.

3. conform datelor experimentale de calculat:

P1 - puterea furnizată în circuit de sursă;

P2 - puterea primită de receptor (sarcină);

Rs - rezistenţa sarcinii;

R - rezistenţa liniei electrice;

∆U - pierderile de tensiune în linie;

∆P - pierderea de putere în linie;

η - randamentul liniei.