Зависимость частоты и напряжений от баланса мощности. Зависимость напряжения от мощностиЗависимость частоты и напряжений от баланса мощностиОстановимся прежде всего на основном и общем для рассматриваемых задач вопросе: выясним, от чего зависят величины частоты и напряжений, устанавливающиеся в электроэнергетической системе. Каждый из приемников энергии, присоединенных к электрической сети, потребляет активную и реактивную мощности, величины которых, как уже отмечалось ранее, определяются величиной напряжения на его зажимах и частотой. Мощность, идущая на питание приемников энергии и покрытие потерь в сети, соединяющей приемники с некоторой узловой точкой системы, в данном режиме нагрузки зависит только от частоты и величины напряжения в данной узловой точке. Следовательно, нагрузка любой узловой точки однозначно (в области нормальных значений частоты и напряжения) определяется частотой и напряжением в этой точке. Статические характеристики нагрузки в некоторой узловой точке представляют собой, как известно, зависимости активной и реактивной мощностей этой нагрузки от напряжения при заданной частоте. Для различных значений частоты может быть построено семейство подобных характеристик (рис. 2).
Рис. 2. Зависимости активной и реактивной мощности от напряжения Обеспечить в данной узловой точке некоторые заданные значения частоты и напряжения можно, только передавая к ней из системы совершенно определенные величины активной и реактивной мощностей. Эти величины при заданных частоте и напряжении можно определить по соответствующим статическим характеристикам нагрузок. Если почему-либо из внешней сети в узловую точку будет поступать недостаточная активная или реактивная мощность, то заданные значения частоты и напряжения не могут установиться в этой узловой точке: параметры фактического режима будут иными. Рассмотрим несколько детальнее этот вопрос. Пусть заданные семейства статических характеристик выражаются в неявной форме следующими зависимостями:
Величины активной и реактивной мощностей, притекающих к данной узловой точке системы, зависят как от величины U и фазы напряжения в этой узловой точке, так и от величин и фаз напряжений в смежных узловых точках и сопротивлений, соединяющих участки сети. Допустим сначала для простоты, что напряжения у ближайших узловых точек неизменны по величине и фазе и имеют одинаковую частоту f. Тогда в данной узловой точке установится совершенно определенное напряжение, величина и фаза которого определяются из условия баланса активных и реактивных мощностей: суммарные потоки активной и реактивной мощностей в данную узловую точку (Рг и Qг) должны быть равны соответственно активной и реактивной мощностям нагрузки в данной узловой точке (Рн и Qн). При заданной частоте последние будут только функциями напряжения. Тогда
и
Эти два уравнения с двумя неизвестными и позволяют определить U и . Покажем, как графически решается эта задача. Совместим на одной диаграмме (рис. 3) характеристику PН = Ф1(U), соответствующую заданному значению f, и семейство характеристик Pг=1(U, ), соответствующих тому же значению f, но при разных значениях . Так как PГ = PН, то из этой диаграммы по точкам пересечения может быть определена зависимость = Ф(U), соответствующая балансу активных мощностей в узловой точке. Далее аналогичным образом совмещаем на одной диаграмме характеристику QH = Ф2(U) и семейство характеристик QГ = 2(U, ) для различных (рис. 4) и заданного f. При помощи найденной зависимости = Ф(U) на каждой из характеристик QГ = 2(U, ) получим точку, находящуюся на характеристике QГ = (U). Соединив эти точки, получим всю характеристику QГ = (U), соответствующую балансу активных мощностей. Тогда точка пересечения характеристик QH = Ф(U) и QГ = (U) определяет фактическое напряжение UН (рис. 4).
Рис. 3. Определение зависимости угла сдвига (фазы) от величины напряжения Все наши предыдущие рассуждения относились к случаю неизменности по величине и фазе напряжений в смежных узловых точках и частоты в системе. В действительности такой неизменности нет и напряжения во всех узловых точках могут изменяться по величине и фазе; может также изменяться и частота системы.
Рис. 4. Построение характеристики зависимости Q от U Однако в системе можно найти такие узловые точки, в которых поддерживается неизменное по величине и фазе или только по величине напряжение или из которых в сеть передается определенная активная мощность. При определенном впуске энергоносителя и нормальных значениях параметров режима первичный двигатель развивает мощность, зависящую только от частоты сети, и, следовательно, электромагнитная мощность генератора в этих условиях зависит только от частоты: Pг=Ф(U). При постоянстве тока возбуждения генератора неизменной является величина э.д.с. генератора Ed, а при наличии регуляторов возбуждения неизменной или почти неизменной будет величина напряжения на его выводах. В системе должен быть баланс активных и реактивных мощностей: сумма активных и реактивных мощностей всех генераторов должна равняться сумме активных и реактивных мощностей нагрузок всех узловых точек и потерь активной и реактивной мощностей во всех элементах сетей. Следовательно, частота во всей системе, а также величина и фаза напряжения в каждой из узловых точек установятся как раз такими, которые требуются по условию баланса мощностей. Пусть в системе установился некоторый режим. Изменим впуск энергоносителя в первичный двигатель одного из генераторов. Угол сдвига ротора этого генератора также изменится. Во всей системе произойдет изменение частоты, а также изменение величин и фаз напряжений во всех узловых точках. Эти изменения будут происходить во времени до тех пор, пока не установится новый режим баланса мощностей в системе. Процесс этот является далеко не таким простым, как можно было бы предполагать. В самом деле, например, уменьшение впуска энергоносителя вызовет уменьшение угла сдвига ротора данного генератора относительно других, активные нагрузки других генераторов возрастут. Появится небаланс на валах каждого из этих генераторов, и они начнут тормозиться. В связи с этим генератор, у первичного двигателя которого уменьшился впуск энергоносителя, также должен начать тормозиться, так как при уменьшении углов сдвига роторов остальных генераторов он должен принять добавочную нагрузку. Торможение всех генераторов будет приводить к снижению общей частоты в системе. По мере ее снижения будут уменьшаться активные мощности нагрузок узловых точек в соответствии с их частотными статическими характеристиками и увеличиваться мощности всех других генераторов в соответствии со статическими характеристиками регуляторов скорости первичных двигателей. Оба эти фактора приведут к тому, что при достаточно большом снижении частоты вновь наступит баланс на валу каждого из генераторов; мощности, развиваемые первичными двигателями, будут балансироваться с мощностями нагрузки генераторов. Дальнейшее снижение частоты прекратится. Необходимо учесть, что снижение частоты вызывает изменение Э.Д.С. всех генераторов, реактивных сопротивлений всех ветвей системы, а, следовательно, и всех напряжений в сети, что в свою очередь приведет к изменению активных и реактивных нагрузок всех узловых точек в соответствии с их статическими характеристиками по напряжению и частоте. Таким образом, процесс оказывается достаточно сложным. Рассмотрим другой случай. Пусть уставка регулятора возбуждения на одном из крупных генераторов системы будет снижена. Тогда уменьшится выпуск реактивной мощности от данного генератора, что приведет к снижению напряжения по крайней мере в близлежащем районе электрической сети. Снижение напряжения в свою очередь вызовет уменьшение активных и реактивных нагрузок всех узловых точек в соответствии с их статическими характеристиками по напряжению. Появится небаланс на валу каждого из генераторов; углы сдвига их роторов, а, следовательно, и скорости их вращения будут расти. Это приведет к повышению частоты, так как генераторы, особенно близлежащие, разгрузятся. Частота в системе будет расти, пока не наступит новый баланс, обусловленный ростом активных нагрузок системы. Рост частоты в свою очередь повлияет на увеличение напряжений. Такова сложная взаимосвязь изменений частоты, напряжения и активных и реактивных мощностей в системе. Однако для решения практических вопросов можно упростить задачу путем некоторой идеализации. Так, отвлекаясь от изменений напряжений и реактивных мощностей, можно считать, что изменение баланса активных мощностей в системе определенным образом сказывается только на изменении частоты. Действительно, рост активной нагрузки потребителей или снижение активной мощности генераторов в первую очередь вызывает определенное для данного режима снижение частоты в системе. Практически именно это является наиболее существенным. Менее существенным является то, что это изменение частоты будет в некоторой степени различным в зависимости от того, в какой узловой точке выросла активная нагрузка или у какого именно генератора снизилась активная мощность. Это различие обусловлено влиянием других факторов (напряжений, реактивных мощностей) и не столь велико. Снижение частоты, обусловленное возникновением дефицита активной мощности, обязательно приведет к восстановлению баланса, так как при этом в связи со снижением частоты и напряжений активная нагрузка уменьшается. В то же время регуляторы скорости первичных двигателей и частоты увеличивают впуск энергоносителя, и активная мощность генераторов растет. Количественное соотношение, т.е. зависимость относительного изменения частоты от относительного небаланса активной мощности, не является неизменным и в зависимости от режима работы системы может колебаться в довольно широких пределах. studfiles.net Знание - сила! - Основы электричества (часть 4)Мощность. Ватт. Напряжение измеряют вольтметром (V), а ток через нагрузку (R) - амперметром (A). Произведение этих двух параметров есть мощность: напряжение в Вольтах умножается на ток в Амперах, получается мощность в Ваттах.
Понятно, что получить одну и ту же мощность можно при различных значениях напряжения источника тока. При напряжении источника 1 вольт, для получения мощности в 1 ватт, требуется пропустить через нагрузку ток 1 ампер (1В х 1А = 1Вт). Если же источник выдает напряжение 10 вольт, мощность в 1 ватт достигается при токе 0,1 ампер (10В х 0,1А = 1Вт).
Мощность в физике - это скорость выполнения какой-либо работы. Чем быстрее выполняется работа, тем больше мощность исполнителя. Мощная машина разгоняется быстрее. Мощный (сильный) человек способен быстрее затащить мешок картошки на девятый этаж.
1 Ватт - мощность, позволяющая совершить работу в 1 Дж за одну секунду (что такое джоуль описывалось выше). Если Вы способны разогнать двухкилограммовое тело до скорости 1 м/с за одну секунду, значит, развиваете мощность 1 Вт. Если Вы поднимаете килограммовый груз на высоту 0,1 метра за секунду, Ваша мощность равна 1 Вт ибо груз приобретает за секунду потенциальную энергию в 1 Дж.
Если уронить с одинаковой высоты одну тарелку на бетонный пол, а вторую на одеяло, первая наверняка разобьется, а вторая выживет. В чем разница? Начальные и конечные условия одинаковые. Тарелки падают с одной и той же высоты, стало быть, обладают одинаковой энергией. На уровне пола обе тарелки останавливаются - вроде все идентично. Разница лишь в том, что энергия, которую тарелка накопила в процессе полета, в первом случае выделяется мгновенно (очень быстро), а когда тарелка падает на одеяло или ковер, процесс торможения растягивается во времени. Пусть падающая тарелка обладает кинетической энергией в 1Дж. Процесс столкновения с бетонным полом занимает, допустим, 0,001 сек. Получается, что мощность, выделяемая при ударе, равна 1/0,001=1000 Вт! Если же тарелка плавно замедляется в течение 0,1 сек, мощность будет 1/0,1=10 Вт. Уже есть шанс выжить - если на месте тарелки окажется живой организм. Для того и существуют зоны деформации и подушки безопасности в автомобилях, чтобы растянуть во времени процесс выделения энергии при аварии, т.е., снизить мощность при ударе. А выделение энергии, между прочим и есть работа. В данном случае, работа по разрыву ваших внутренних органов и ломанию костей. Вообще, работа - это процесс преобразования одного вида энергии в другой.
Еще пример: можно без последствий сжечь содержимое баллона с пропаном в горелке. Но если смешать газ, содержащийся в баллоне с воздухом и воспламенить, произойдет взрыв. В обоих случаях выделяется одинаковое количество энергии. Но во втором энергия выделяется за короткий промежуток времени. А мощность - отношение количества работы ко времени, за которое она сделана.
Касаемо электричества, 1 Вт - мощность, выделяемая на нагрузке, когда произведение тока через нее и напряжения на его концах равно единице. То есть, например, если ток через лампу равен 1 А, и напряжение на ее выводах равно 1 В, мощность, выделяемая на ней 1 Вт. Такая же мощность будет у лампы с током 2 А при напряжении на ней 0,5 В - произведение этих величин тоже равно единице. Итак:
P = U*I. Мощность равна произведению напряжения и силы тока.
Можем записать иначе: I = P/U - сила тока равна мощности, деленной на напряжение.
Есть, допустим, лампа накаливания. На ее цоколе указаны параметры: напряжение 220 В, мощность 100 Вт. Мощность 100 Вт означает, что произведение напряжения, прикладываемое к ее выводом, умноженное на ток, протекающий через эту лампу равно ста. U*I=100. Какой ток через нее будет протекать? Элементарно, Ватсон: I = P/U, делим мощность на напряжение (100/220), получаем 0,454 А. Ток через лампу 0,454 ампер. Или, иначе, 454 миллиампер (милли - тысячная доля).
Еще один вариант записи U = P/I. Тоже где-нибудь пригодится.
Теперь мы вооружены двумя формулами - законом Ома и формулой мощности электрического тока. А это уже инструмент.
Мы хотим узнать сопротивление нити накала той же стоваттной лампы накаливания. Закон Ома говорит нам: R = U/I. Можно не высчитывать ток через лампу, чтобы подставить его потом в формулу, а пойти коротким путем: так как I = P/U, подставляем P/U вместо I в формулу R = U/I. В самом деле, почему бы ток (который нам неизвестен) не заменить напряжением и мощностью лампы, (которые указаны на цоколе). Итак: R = U/P/U, что равно U^2/P. R = U^2/P. 220 (напряжение) возводим в квадрат и делим на сто (мощность лампы). Получаем сопротивление 484 Ом. Можно проверить вычисления. Выше мы таки считали ток через лампу - 0,454 А. R = U/I = 220/0,454 = 484 Ом. Как ни крути, верный вывод один.
Еще раз, формула мощности: P = U*I (1), или I = P/U (2), или U = P/I (3). Закон Ома: I = U/R (4) или R = U/I (5) или U = I*R (6).
P - мощность U - напряжение I - ток R - сопротивление
В любой из этих формул, вместо неизвестного значения можно подставить известные.
Если в нужно узнать мощность, имея значения напряжения и сопротивления, берем формулу 1, вместо тока I подставляем его эквивалент из формулы 4. Получается P = U^2/R. Мощность равна квадрату напряжения, деленному на сопротивление. То есть, при изменении напряжения, приложенного к сопротивлению, выделяемая на нем мощность меняется в квадратичной зависимости: подняли напряжение в два раза, мощность (для резистора - нагрев) увеличилась в четыре раза! Так говорит нам математика.
Понять почему это происходит на практике, поможет опять-таки гидравлическая аналогия. Предмет, находящийся на некоей высоте, обладает потенциальной энергией. И, спускаясь с этой высоты, он может совершить работу. Так совершает работу по выработке энергии вода в гидроэлектростанции, опускаясь через гидротурбину с уровня водохранилища до нижнего бьефа (нижнего уровня). Потенциальная энергия предмета зависит от его массы и от высоты, на которой он находится (тем больше бед наделает падающий камень чем больше он весит, и с чем большей высоты он падает). Также имеет значение сила тяжести в месте его падения. Один и тот же камень, падающий с одинаковой высоты более опасен на Земле, нежели на Луне, так как на Луне "сила тяжести" (сила, тянущая камень вниз) меньше земной в 6 раз. Итак, у нас три параметра, влияющих на потенциальную энергию - масса, высота и сила тяжести. Именно они и содержатся в формуле кинетической энергии: Eк = m*g*h, где m - масса предмета, g - ускорение свободного падения в данном месте ("сила тяжести"), h - высота, на которой находится предмет. Соберем установку: насос с приводом от двигателя будет качать воду из нижнего резервуара в верхний, а стекающая под действием силы тяжести из верхнего резервуара вода, будет крутить генератор: Понятно, что чем выше водяной столб, тем большей энергией будет обладать вода. Увеличим высоту столба в два раза. Понятно, что при удвоенной высоте h, вода будет обладать вдвое большей потенциальной энергией, и, вроде бы, мощность генератора должна возрасти вдвое? На самом деле, его мощность увеличится в четыре раза. Почему? Потому что из-за удвоенного давления сверху, поток воды через генератор удвоится. И удвоенный поток воды при удвоенном же давлении, приведет к четырехкратному увеличению мощности, выделяемой на генераторе: в два раза больше, и в два раза сильнее. То же самое происходит на сопротивлении, при удвоении приложенного к нему напряжения. Мы же помним формулу мощности, выделяемой на резисторе? P = U*I. Мощность P равна произведению напряжения U, приложенного к резистору и тока I, протекающего через него. При удвоении приложенного напряжения U, мощность, вроде как должна удвоится. Но ведь повышение напряжения ведет и к пропорциональному росту тока через резистор! Стало быть, удвоится не только U, но и I. Именно поэтому, мощность зависит от приложенного напряжения в квадратичной зависимости. Батарея с удвоенным напряжением "закачивает" электроны на вдвое большую "высоту", и это приводит точно к такой же картине, как в гидравлическом аналоге.
Нужно узнать мощность, зная сопротивление и ток, но не зная напряжение? Нет проблем. В ту же первую формулу вместо U подставляем эквивалент U из формулы 6. Получаем P = I^2*R. Мощность равна квадрату тока, умноженному на сопротивление.
Приведенный выше гидравлический аналог поможет понять, почему. Удвоение тока через данный резистор возможно только при удвоении приложенного к нему напряжения. А стало быть, формула P = U*I, сработает и тут, несмотря на отсутствие в формуле P = I^2*R напряжения. Просто напряжение в данном случае присутствует "за кадром", прячась за другими переменными.
Еще одна странность данной формулы - мощность прямо пропорциональна сопротивлению. Разве так может быть? Ну давайте тогда вообще разорвем цепь, сопротивление возрастет до бесконечности, а значит, соответственно вырастет мощность, выделяемая на том, чего нет? Бред какой. На самом деле все просто. Рост сопротивления приведет к соответствующему уменьшению тока через резистор. Если в формуле P = I^2*R, сопротивление R увеличить вдвое, то ток I уменьшится вдвое. А зависимость мощности от тока в этой формуле - квадратичная. Стало быть, мощность выделяемая на резисторе ожидаемо упадет в два раза.
И так далее. В любых комбинациях. Зная любые два параметра из четырех: напряжение, ток, сопротивление, мощность, можно узнать все остальные.
Напоминаю:
Напряжение (U) - это "разность электрического давления" между какими-либо двумя точками электрической цепи (аналог разности давлений жидкости). Единица измерения - вольт.
Ток (I) - это количество электронов, проходящих через участок цепи (аналог потока жидкости). Единица измерения - ампер. 1 А = 1 Кл/сек.
Сопротивление (R) - способность участка цепи мешать (сопротивляться) перемещению электронов (как узкое место или засор в трубе). Единица измерения - ом.
Мощность (P) - это произведение напряжения и тока (как если бы мы умножили расход воды через какой либо участок водопровода на разность давлений на концах этого участка). Единица измерения - ватт.
herozero.do.am Регулирование напряжения изменением реактивной мощностиСущность регулирования напряжения за счет воздействия на потоки реактивной мощности по элементам электрической сети заключается в том, что при изменении реактивной мощности изменяются потери напряжения в реактивных Сопротивлениях. Так, для схемы сети, приведенной на рис. 1, связь между напряжениями начала U1, и конца U2 можно записать в виде: (1)
Рис. 1 Схема сети с компенсирующим устройством В отличие от активной мощности, реактивную мощность в узлах сети можно изменять путем установки в них устройств поперечной компенсации, т. е. компенсирующих устройств (КУ), подключенных параллельно нагрузке. В качестве таких компенсирующих реактивную мощность устройств могут служить батареи конденсаторов, синхронные компенсаторы, шунтирующие и управляемые реакторы, статические тиристорные компенсаторы. К таким устройствам могут быть также отнесены генераторы местных электростанций, подключенных к системе передачи и распределения электроэнергии, синхронные электродвигатели, фильтры высших гармоник. Часть из указанных компенсирующих устройств может только выдавать в сеть реактивную мощность, некоторые - только потреблять из сети реактивную мощность (шунтирующие и управляемые реакторы). Наиболее ценными для регулирования напряжения являются устройства, обладающие способностями в зависимости от режима сети как генерировать, так и поглощать реактивную мощность (синхронные компенсаторы, статические тиристорные компенсаторы). Компенсирующие устройства могут быть нерегулируемыми и регулируемыми. При включении нерегулируемого компенсирующего устройства в сети создается постоянная добавка потери напряжения (отрицательная или положительная). Если же компенсирующее устройство позволяет изменить свою мощность в зависимости от режима сети, то добавка потери напряжения, как это следует из формулы (1), оказывается переменной, в результате чего появляется возможность регулировать напряжение. Так, в схеме сети, приведенной на рис. 1, при изменении компенсирующим устройством мощности QK от выдачи (знак «минус» в формуле (1) перед QK) до потребления (знак «плюс» перед QK) будет изменяться потеря напряжения, что при неизменном напряжении U1 = const приведет также к изменению напряжения U2 в конце сети, т. е. будет обеспечено регулирование напряжения. Как следует из формулы (1), эффективность регулирования напряжения с помощью поперечных компенсирующих устройств повышается в сетях с относительно большими" реактивными сопротивлениями по сравнению с активными, например, в воздушных сетях по сравнению с кабельными. При этом наибольший эффект достигается при установке компенсирующих устройств в наиболее удаленных от центров литания узлах нагрузки. С помощью поперечного компенсирующего устройства можно создать режим, в котором напряжение в конце сети окажется больше напряжения в начале (U2 > U1). Это произойдет тогда, когда потеря напряжения в формуле (1) станет отрицательной:
Отсюда мощность компенсирующего устройства для такого режима (2) Физическую сущность регулирования напряжения с помощью поперечных компенсирующих устройств дополнительно поясним на векторных диаграммах. Для этого связь между напряжением U1 и U2 запишем через падение напряжения: (3) При установке компенсирующего устройства, выдающего реактивную мощность, (4) Для случая, когда генерируемая мощность компенсирующего устройства полностью компенсирует реактивную нагрузку потребителей (QK = Q2) (5) На рис. 2, а показана векторная диаграмма напряжений без компенсирующего устройства и с компенсирующим устройством при QK < Q2, построенная по формулам (3) и (4). Здесь ∆Ua-падения напряжения от передачи активной мощности, a ∆Up- реактивной мощности без компенсирующего устройства. Из диаграммы видно, что при установке компенсирующего устройства значение ∆Ua не изменяется, а вектор ∆Up занимает положение ∆Up.k. В результате исходный вектор напряжения ∆U1 в начале линии уменьшается по модулю и становится равным ∆U1k. Таким образом, для получения заданного напряжения U2 за счет установки компенсирующего устройства потребуется меньшее напряжение ∆U1 в результате снижения падения напряжения. На рис. 2, б показан случай, когда полностью скомпенсирована реактивная мощность потребителей (QK = Q2), в результате чего падение напряжения ∆Up.k от передачи реактивной мощности полностью отсутствует (формула (5). И, наконец, на рис. 2, в показан исходный режим без компенсирующего устройства и режим, когда мощность компенсирующего устройства QK > Q2 и удовлетворяет условию (2). В этом случае падение напряжения в активном и реактивном сопротивлениях изменяет знак, а напряжение U2 становится больше U1k. Компенсирующие устройства поперечной компенсации оказывают комплексное положительное влияние на режим электрических сетей. Кроме возможности регулирования напряжения, они позволяют снизить потери активной мощности и электроэнергии за счет разгрузки элементов сети от реактивной мощности и соответственно снижения рабочих токов. В ряде случаев, когда передаваемая активная мощность ограничивается допустимым током по нагреванию или допустимой потерей напряжения, за счет разгрузки сети от реактивной мощности можно увеличить пропускную активную мощность. Поэтому в общем случае вопросы выбора мощности и мест установки компенсирующих устройств должны решаться комплексно. Здесь же, однако, рассмотрим подход к выбору мощности компенсирующего устройства по условию регулирования напряжения [3,16, 24]. Пусть при U1=const напряжение U2 по каким то причинам не удовлетворяет потребителей (рис. 1), и его надо повысить до U2ж с помощью выбора соответствующей мощности компенсирующего устройства, устанавливаемого в конце сети При расчете в общем случае следует учесть, что при повышении напряжения U2 до U2ж произойдет изменение потребляемых нагрузок P2 и Q2 до P2ж и U2ж в соответствии с их статическими характеристиками P2=f(U2) и Q2=f(U2). Этот фактор может не учитываться в том случае, если нагрузка подключена на вторичной стороне трансформатора, имеющего устройство РПН, которое позволяет сохранить напряжение на шинах низшего напряжения неизменным. До и после установки компенсирующего устройства мощностью QK связь между напряжениями начала и конца сети можно соответственно представить в виде:
Приравнивая правые части данных уравнений вследствие условия U1=const, найдем мощность компенсирующего устройства (6) Здесь мощности P2, Q2, P2ж, Q2ж находятся по соответствующим статическим характеристикам Если в качестве компенсирующего устройства выступает батарея конденсаторов, то ее мощность зависит от подводимого напряжения:
где Qб.н номинальная мощность батареи конденсаторов при номинальном напряжении Uб.н С учетом этой зависимости номинальная мощность батареи конденсаторов для изменения напряжения U2 до U2ж должна быть равна (7) Рис. 2. Векторные диаграммы напряжений при выдаче реактивной мощности компенсирующим устройством: а - при QK < Q2; 6 - при QK = Q2; в - при QK > Q2 и U2 > U, С В случае неучета статических характеристик нагрузки P2ж=P2 и Q2ж=Q2. Тогда необходимая мощность компенсирующего устройства из формулы (6) получается в виде: (8) Для компенсирующего устройства в виде батареи конденсаторов из формулы (7) соответственно получим: (9) www.matic.ru как зависит напряжение от сопротивленияНапряжение от сопротивления не зависит. Сопротивление определяется материалом проводника, его сечением и длинной. Сила тока проходящая через проводник зависит от приложенного напряжения, согласно закону Ома, но напряжение не зависит от силы тока, так как напряжение - это характеристика действия внешних по отношению к проводнику сил. смотря кого с кем По закону Ома. I = U/R U = I*R - чем больше сопротивление, тем больше напряжение. R = U/I Прямопропорционально: Чем больше сопротивление, теи больше напряжение. Это видно из формулы, приведённой выше отвечающим. Сами по себе названия этих 2-х слов дают ответ на ваш вопрос: Чем больше вы наталкиваетесь на сопротивление, тем больше приходится напрягаться для преодоления его. Неспроста физики и дали соответствующие названия. Соответственно и про ток. Он бежит по проводам с большей силой, если вы прикладываете больше усилий, т. е. больше напрягаетесь. Но каждое препятствие (сопротивление) на его пути замедляет прохождение тока. Прямопропорциональная зависимость - это когда оба одинакоково увеличиваются или уменьшаются. Обратнопропорциональная - это когда при увеличении одного, уменьшается другое и наоборот. Попробуйте запомнить так. С какой радости оно зависит? I=U/R - отношением находится, но зависимости НЕТ. Так же скорость - отношение пути ко времени V=S/T. Скорость, например, может ЗАВИСЕТЬ от возможностей человека или от мощности транспортного средства. А напряжение зависит от его источника или регулирующей аппаратуры. Чем больше сопротивление тем больше наряжение touch.otvet.mail.ru Не забудьте направить токи!Иногда в задаче просят проверить себя, записав уравнение баланса мощностей:
В данной задаче пусть по условию: , а, тогда:
—уравнение баланса мощностей (если уравнение ложно, то в решении задачи есть ошибка!) Вопрос 15. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость напряжения, тока и кпд цепи от сопротивления нагрузки.
Пусть сопротивление Rизменяется отдо. Построение зависимости тока, напряжения, кпд в функции от сопротивления
Выводы:
Выводы:
Вывод:
Вопрос 16. Неразветвлённая цепь с переменным сопротивлением нагрузки. Зависимость мощности источника и мощности рассеиваемой на нагрузке, от сопротивления нагрузки.
Пусть сопротивление Rизменяется отдо. Построение зависимости мощности источника и мощности нагрузки в функции от сопротивления
Мощность источника максимальна в режиме короткого замыкания.
Если исследовать функцию на экстремум, то оказывается, чтомаксимальная мощность выделяется в нагрузке в согласованном режиме, и хотя, этот режим широко используется в технике связи, т. к. для слаботочных цепей КПД не имеет значения. Вопрос 17. Режимы работы источника напряжения. Определение потенциалов точек цепи и их расчёт. Построение потенциальной диаграммы.Потенциалом точки цепиназывается напряжение между данной точкой и заземлённой. Рассмотрим контур:
Пусть Чтобы найти ток в контуре с несколькими источниками, надо сложить все ЭДС, направленные в одну сторону, вычесть все ЭДС, направленные в другую сторону, и разделить на сумму всех сопротивлений цепи. Ток направлен в сторону большей суммы ЭДС:
Источник работает в режимегенератора, если ток и ЭДС совпадают по направлению, или в режимепотребителя, если не совпадают. В данном случае: — генератор,— потребитель. 1) При переходе через источник в режиме генераторапотенциал повышается на величину ЭДС минус падение напряжения внутри источника:
2) При переходе через резисторпотенциал понижается на величину падения напряжения в нём:
3) При переходе через источник в режиме потребителяпотенциал понижается на величину ЭДС и величину падения напряжения внутри источника:
Потенциальная диаграмма— график зависимости потенциалов точек цепи от сопротивления. Порядок расчёта:
Задача Дано:
Найти общий ток и направить его; построить потенциальную диаграмму. Рассчитываем ток и направляем его:
Рассчитываем потенциалы точек цепи:
Строим потенциальную диаграмму:
Вывод:при переходе через источник в режиме генератора потенциал резко повышается, в режиме потребителя — резко понижается. При переходе через резистор идёт плавное понижение потенциала. Вопрос 18. Соединение резисторов треугольником и звездой. Мостовые схемы. Преобразование треугольников сопротивлений в эквивалентную звезду и наоборот,общие формулы и их применение для расчёта мостовой схемы. Если имеется 3 сопротивления, образующих 3 узла, то такое сопротивление составляет пассивный треугольник, а если имеется только один узел, то сопротивления составляютпассивную звезду.
пассивный треугольник
пассивная звезда Эти схемы можно эквивалентно заменить одна другой, если все токи в ветвях не подвергнутся преобразованию (то есть то, что за пределами штриховой линии не изменится). Из этих предпосылок получим следующие формулы преобразования: (преобразование треугольника в звезду): Сопротивление луча эквивалентной звезды равно произведению сопротивлений сторон треугольника, примыкающих к той же вершине, что и луч звезды, делённое на сумму всех сопротивлений сторон треугольника:
(преобразование звезды в треугольник): Сопротивление стороны треугольника равно сумме сопротивлений лучей звезды, примыкающих к тем же вершинам, что и сторона треугольника, плюс произведение этих сопротивлений, делённое на сопротивление третьего луча звезды:
Преобразование треугольника в звезду применяется в мостовых схемах, которые представляют собой 4 резистора, соединённых четырёхугольником, в одну диагональ которого ставится источник, во вторую — измерительные приборы. Найти входное сопротивление таких схем без предварительного преобразования невозможно. Задача Дано:
Найти все токи и направить их. Выполним преобразование треугольника ABC в эквивалентную звезду:
Рассчитаем входное сопротивление и ток:
Найдём напряжение на разветвлённом участке OD и токи в его ветвях:
В первоначальной схеме направим токи, ток направим произвольно. Для треугольника, который не заменяли, составляем уравнение по второму закону Кирхгофа:
Чтобы найти токи и , составляем уравнения по первому закону Кирхгофа для узлов B и C: B: С: studfiles.net |
|
||||||||||||||||||
|
|
||||||||||||||||||
|
