Практическое применение закона Джоуля – Ленца.

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ

«КОМСОМОЛЬСКИЙ ИНДУСТРИАЛЬНЫЙ ТЕХНИКУМ»

Дисциплина: ОП.02. Электротехника и электроника

Группа: ЗТЭЭО-20

Дата: 02.12.2020

Преподаватель: Кузьменко Т.И.

Задание: Письменные ответы на контрольные вопросы лекции прислать по адресу: https://vk.com/id597471949 (Дисциплина, Тема лекции группа, фамилия, имя студента. Например: ОП.02 Электротехника и электроника. Лабораторная №1 ЗТЭЭО-20, Апенин А).

Сроки выполнения: до 03.12.2020г

Задания для дистанционного обучения будут выдаваться в день проведения занятия, согласно расписания и подмен по адресу: https://vk.com/id597471949.

Лабораторная работа № 1

Тема: Исследование потери напряжения и мощности в проводах ЛЭП.

Цель: Установить зависимость потерь напряжения и мощности в

проводах ЛЭП от нагрузки.

Мотивация: При передаче электроэнергии по проводам, имеющих большую протяженность или большое сопротивление, нельзя пренебрегать их сопротивлением, так как электрический ток вызовет в них значительное падение напряжения и мощности. Знание зависимостей между нагрузкой, напряжением и КПД линии необходимо вам для успешного освоения специальности.

Методические указания

Посмотрите фильм https://www.youtube.com/watch?v=EUHIO4Tgsjk&feature=emb_logo

При передаче электроэнергии по коротким проводам сопротивлением их можно пренебречь. При большой их длине сопротивлением проводов пренебрегать нельзя, так как прохождение тока в них вызовет заметное падение напряжения:

Колебание напряжения в линии для осветительной нагрузки не должно превышать -2,5, +5%, а для силовой 5, и иногда +10 % номинального. При заданной потере напряжения можно определить необходимое сечение проводов линии

Расчетные формулы:

Падение напряжения (разность напряжений в начале и конце линии)

где - напряжение в начале линии

– напряжение в конце линии

В процентном отношении

;

Мощность в начале линии электропередач

;

Мощность в конце линии электропередач

;

Мощность потерь в линии

Коэффициент полезного действия (КПД) линии

Приборы и оборудование

1. Модель ЛЭП;

2. Амперметр; 4. Вольтметр переносной;

3. Реостат ламповый (нагрузка R_н) 5. Соединительные провода.

Ход работы

1. Схема для исследования:

2. Результат измерений и вычислений:

№ п/п	Измерено			Вычислено
№ п/п	А	В	В	В	%	Вт	Вт	Вт	%
1	0,08	134	130
2	0, 16	134	128
3	0,24	134	125
4	0,38	134	120

Задание: 1. Оформить отчет по лабораторной работе и фотографию выслать в комментариях.

2.Самостоятельно изучить тепловое действие электрического тока, закон Джоуля-Ленца. Короткое замыкание.

Порядок оформления отчета:

1. Название лабораторной работы

2. Тема

3. Цель

4. Схема для исследования

5. Результаты измерений и вычислений (заполнить таблицу, выполнить вычисления)

6.Из полученных вычислений сделать вывод, ответив на вопросы:

а) как влияет изменение нагрузки на потерю напряжения в ЛЭП;

б) какая зависимость между нагрузкой и к.п.д. линии;

в) какая зависимость между потерей напряжения и потерей мощности.

Литература

1. В.С. Попов, С.А. Николаев “Общая электротехника с основами электроники” стр. 48.

Закон Джоуля -Ленца

Закон Джоуля — Ленца — физический закон, дающий количественную оценку теплового действия электрического тока. Открыт в 1840 году независимо Джеймсом Джоулем и Эмилием Ленцом.

В словесной формулировке звучит следующим образом:

Количество теплоты, выделяемое в единицу времени в рассматриваемом участке цепи, пропорционально произведению квадрата силы тока на этом участке и сопротивлению участка. В математической форме этот закон имеет ви

где I — сила тока, R — сопротивление, Q — полное количество теплоты, выделенное за промежуток времени от t₁ до t₂.

Практическое применение закона Джоуля – Ленца.

Снижение потерь энергии

При передаче электроэнергии тепловое действие тока является нежелательным, поскольку ведёт к потерям энергии. Поскольку передаваемая мощность линейно зависит как от напряжения, так и от силы тока, а мощность нагрева зависит от силы тока квадратично, то выгодно повышать напряжение перед передачей электроэнергии, понижая в результате силу тока. Однако, повышение напряжения снижает электробезопасность линий электропередачи.

Для применения высокого напряжения в цепи для сохранения прежней мощности на полезной нагрузке приходится увеличивать сопротивление нагрузки. Подводящие провода и нагрузка соединены последовательно. Сопротивление проводов ( ) можно считать постоянным. А вот сопротивление нагрузки ( ) растёт при выборе более высокого напряжения в сети. Также растёт соотношение сопротивления нагрузки и сопротивления проводов. При последовательном включении сопротивлений (провод — нагрузка — провод) распределение выделяемой мощности ( ) пропорционально сопротивлению подключённых сопротивлений.

Ток в сети для всех сопротивлений постоянен. Следовательно,

выполняются соотношение

и для в каждом конкретном случае являются константами.

Следовательно, мощность, выделяемая на проводах, обратно пропорциональна сопротивлению нагрузки, то есть уменьшается с ростом напряжения, так как . Откуда следует, что . В каждом конкретном случае величина является константой, следовательно, тепло выделяемое на проводе обратно пропорционально квадрату напряжения на потребителе.

Выбор проводов для цепей

Тепло, выделяемое проводником с током, в той или иной степени выделяется в окружающую среду. В случае, если сила тока в выбранном проводнике превысит некоторое предельно допустимое значение, возможен столь сильный нагрев, что проводник может спровоцировать возгорание находящихся рядом с ним объектов или расплавиться сам. Как правило, при сборке электрических цепей достаточно следовать принятым нормативным документам, которые регламентируют, в частности, выбор сечения проводников.

3. Коро́ткое замыка́ние (КЗ)

Это — электрическое соединение двух точек электрической цепи с различными значениями потенциала , не предусмотренное конструкцией устройства и нарушающее его нормальную работу.

Короткое замыкание может возникать при нарушении изоляции токоведущих элементов или вследствие механического соприкосновения элементов, работающих без изоляции. Также коротким замыканием называют состояние, когда сопротивление нагрузки меньше внутреннего сопротивления источника питания.

Сопровождается большими токами и, следовательно, выделением большого количества тепла.

Защита электрических цепей

Для защиты электрических цепей от протекания чрезмерно больших токов используются тепловые реле и плавкие предохранители (отрезок проводника со специальными характеристиками). Это проводник относительно малого сечения и из такого сплава, что при допустимых токах нагрев проводника не перегревает его, а при чрезмерно больших перегрев проводника столь значителен, что проводник расплавляется и размыкает цепь.

Список литературы

1.Попов В.С., Николаев С.А. Общая электротехника с основами электроники. -М. Энергия, 1976, - 568 с., 45-47

Дата добавления: 2020-12-22; просмотров: 58; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

Мы поможем в написании ваших работ!