Линия электропередачи

Этот элемент электрической цепи расположен между генератором и приёмником (рис.8). Поэтому она влияет как на режим работы генератора, так и на режим работы приемника.

В самом простейшем случае линия передачи для цепи постоянного тока представляет собой два проводника, сопротивлением (рис.8). Согласно II закону Кирхгофа для такой схемы можно составить уравнение:

. (41)

Объединив , получим

. (42)

Соотношению (42) отвечает более простая схема (рис.10.а), где проводники линии представлены одним резистивным элементом с сопротивлением

.

Рассмотрение режимов работы линии по входу равносильно анализу режимных характеристик источника. В этом случае линию передачи и приёмник можно представить, как эквивалентную нагрузку с общим сопротивлением

.

Поэтому условием согласованного режима работы источника в данном случае будет равенство

.

При изменении от ∞ до 0 эквивалентная нагрузка будет изменяться в пределах от ∞ до . Поэтому ток короткого замыкания в данном случае равен

.

и предельной линией режима работы генератора будет линия, соответствующая (штрихпунктирная линия на рис. 5) или линия, соответствующая (штрихпунктирная линия на рис. 6). Следует заметить, что положение штрихпунктирной линии предельного режима проведено условно и может изменяться в ту или иную сторону в зависимости от соотношения между . В то же время, в пределах от до или от до изменение всех режимных характеристик источника (рис. 9) полностью аналогично рассмотренным на рис. 5 и рис. 6.

Рассмотрение режимов работы линии по выходу также можно свести к анализу режимных характеристик источника с эквивалентным внутренним сопротивлением

.

Поэтому общий характер поведения режимных характеристик полностью аналогичен приведенным на рис. 5 и рис. 6. Также можно заметить, что согласованный режим работы источника (или приемника) в этом случае обеспечивает условие

.

В то же время необходимо отметить основные особенности влияния линии электропередачи. Напряжение на входе линии при меньше ЭДС на величину потерь напряжения на внутреннем сопротивлении источника , а напряжение на приёмнике меньше напряжения на входе линии на величину потерь напряжения в линии

. (43)

Кроме этого, мощность на входе линии меньше мощности идеального источника ЭДС на величину потерь мощности на внутреннем сопротивлении генератора, а мощность приёмника меньше мощности на входе линии на величину потерь мощности в линии

. (44)

Поэтому потери напряжения и мощности в линии влияют на КПД электрической цепи в целом и с ростом потерь КПД уменьшается

.

Анализ соотношений (4), (7), (14), (16), (43), (44) показывает, что потери можно уменьшить, уменьшая ток в цепи и сохранить передаваемую мощность, увеличивая напряжение. Поэтому линии электропередачи, связывающие электростанцию с потребителями, выполняют высоковольтными. В сетях низкого напряжения для того, чтобы уменьшить потери и в проводах линии электропередачи и избежать тем самым значительных колебаний напряжения на нагрузке при изменении её режимов работы и повреждение изоляции линии от перегрева, выбирают оптимальную площадь поперечного сечения проводов линии. Условием нормальной работы такой линии считается, если не превышает (2+5)%, а предельная температура не превышает 55-70^оС.

Потребитель (приёмник, нагрузка)

Основными зависимостями, описывающими, режим работы приемника, являются:

или – зависимость напряжения приёмника от режима работы;

или – зависимость мощности приёмника от режима работы;

– зависимость тока приёмника от его режима работы.

Для схемы рис.10.а сопротивление линии и внутреннее сопротивление генератора по отношению к приемнику можно объединить в одно эквивалентное внутреннее сопротивление источника

.

В этом случае схема цепи по структуре будет иметь вид схемы на рис10.б или схемы на рис.2. Поэтому вышеприведенные режимные характеристики приемника будут соответствовать () следующим характеристикам, приведенным на рис.5. или рис. 6:

Также этой схеме соответствуют режимные характеристики источника ЭДС

Следует заметить, что согласованный режим работы приемника и источника осуществим при условии

.

Если необходимо исследовать и линию электропередачи, то сопротивление линии и внутреннее сопротивление генератора по отношению к приемнику можно объединить в одно эквивалентное сопротивление линии

.

В этом случае схема на рис. 10.а преобразуется в схему на рис. 10.в. Режимные характеристики источника, линии электропередачи и приемника для этой схемы будут соответствовать следующим режимным характеристикам, приведенным на рис. 5 или на рис. 6:

В данном случае источник является идеальным источником ЭДС и можно говорить о КПД линии электропередачи

Дата добавления: 2015-05-06