.....................................................................................................5 Kokkuvõte.................................................................................................................................14 2 TÖÖ ÜLESANNE 1. Tutvuda segisti tööga vedelike segamisel. K N A Re m 2. Leida võimsusteguri sõltuvus Re arvust st määrata sõltuvuse jaoks kordaja A ja astendaja m. 3. Määrata segisti optimaalne tarbitav võimsus soola lahustamisel. 3 KATSESEADME SKEEM 5 6 w MODE
korrata arvutusi alates punktist 4 lühisvoolude eest aga lubatav vool on seotud üldkoormustega (ülekoormused). 9. Kuni 1000 V pingega võrkude kaitse kaitselülititega: 13. Võimsusteguri parandamise vajadus: Näiteks alajaamadel: 1) Juhtme ristlõike valik: Võimsusteguri parandamisel suureneb trafoalajaama läbilaskevõime, mis väljendub aktiivvõimsuse
mitmeid eeliseid: · vahelduvvoolu korral on trafo abil lihtne muundada energiat ülekandekadude vähendamiseks kõrgepingeliseks ja tarbija juures tagasi vajaliku madalama väärtuseni; · vahelduvvoolugeneraatorite jõuahelad on kontaktivabad, seega puudub vajadus kanda voolu üle pöörlevalt rootorilt; · vahelduvvoolumootorid on lihtsamad, odavamad ja töökindlamad kui alalisvoolumootorid Vahelduvvooluenergia olulisteks puudusteks on: · võimsusteguri korrigeerimise ja reaktiivvõimsuse kompenseerimise vajadus ülekandekadude vähendamiseks. · Tööstus-ja transpordirakendustes hakkatakse ühavähem kasutama vahelduvvoolu Järeldus Elektrienergia tootmise, jaotamise ja tarbimise seisukohalt on vahelduvvool alalisvoolust parem , see on soodsam mugavam ja vähem probleeme võrreldes alalisvooluga. Usun et Tesla seisukoht oli parem. Kasutatud kirjandus: Electrical Technology ,,Comparison between AC and DC Transmission"
12)Mida iseloomustab tarbija või ahela võimsustegur? Ahela võimsustegur on aktiivvõimsuse ja koguvõimsuse suhe, mis ühtlasi iseloomustab ka siinuselise pinge ja voolu vahelist suhtelist ajalist nihet perioodis ehk nihkenurka. Kui ϕ = 1cos , on tegemist puhta aktiivenergiaga ning reaktiivenergia edastamist liinis ei toimu. Kui ϕ < 1cos , suureneb ahela vool reaktiivenergia ümberlaadimise tõttu. 13)Miks on vajalik süsteemi ülekandeliin – tarbija võimsusteguri parandamine? Võimsusteguri parandamine võimaldab kasutada väiksemaid trafosid, lülitusseadmeid ja kaableid, vähendab võimsuskadusid, pingelangu ja elektriarvet . 14)Mida iseloomustab vahelduvvooluahelas aktiiv-,ja reaktiivvõimsus? Võimsuskolmnurk. Aktiivvõimsus P on keskmine võimsus perioodi kohta. Aktiivvõimsus on vahelduvvoolu võimsuse see osa, mis muutub kas soojuseks, mehaaniliseks tööks või salvestub keemilise energiana. (Soojuslik võimsus eraldub ainult
1. ELEKTRITARVITITE ELEKTRIVARUSTUSE KATEKOORIAD I katekooria nende paigaldiste või tarbijate hulka kuuluvad metallurgia-, keemia- ja mäetööstuse ettevõtted, teatrid, kinod, klubid, haiglate operatsiooniruumid, raadiosidesõlmed, telefonijaamad, veevarustuse- ja kanalisatsiooniseadmed jne. Tarbijaid tuleb toita kahest sõltumatust toiteallikast (ühe toiteallika pinge kadumisel säilib teise toiteallika pinge), toitekatkestust võib lubada ainult automaatse reservtoite sisselülitamise ajaks. I katekooria erirühma sinna kuuluvad eriti tähtsad riigiasutused ning sõjalised ja tsiviilkaitse objektid. Nende toiteks tuleb ette näha lisatoidet kolmandast sõltumatust toiteallikast. II katekooria Sellesse katekooriasse kuuluvad masinaehituse ja kergtööstuse ettevõtted, õppe- ning lasteasutused jne. II katekooria tarbijaid ja paigaldisi on soovitav varustada kahest sõltumatust toiteallikast. Toitekatkestust võib lubada ajaks, mille jooksul valvep...
12 10 8 Column E 6 4 2 0 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 I, mA võimsusteguri sõltuvus R/r-st Column D 15 10 Column I 5 0 0 2 4 6 8 10 12 Column E Column I
TALLINNA TEHNIKAÜLIKOOL Elektrotehnika laboratoorium Üliõpilane: Töö on tehtud Matrikli nr. 1. töörühm Aruanne on esitatud Juhendaja: Elektrotehnika Töö nr. 2 ÜHEFAASILISED VAHELDUVOOLUAHELAD Variant A. VÕIMSUSTEGURI PARENDAMINE, VOOLURESONANTS Katseobjektid Kasutatud seadeldised Tabel 2: Arvutustulemused Tabel 2 ΔP P1 η Cos φ1 Cos φ2 Carv Z2 R2 X2 L2 JRK (W) (W) - - - (μF) (Ω) (Ω) (Ω) (H) ...
Katsetulemused 2A Ühefaasilised vahelduvooluahelad: Võimsusteguri parendamine, voolu resonants U₁ (V) ΔU (V) U₂ (V) I₁ (A) Ic (A) I₂ (A) P₂ (W) f (Hz) C (µF) α C α*C α C α*C α C α*C α C α*C α C α*C α C α*C α C α*C
*Kuidas arvutatakse jadalülituses vooluringi näivtakistus? Näivtakistust arvutatakse selle valemiga. *Missugusel tingimusel tekib vooluringis pingeresonants ja milline takistus määrab voolutugevuse resonantsil? xL xC Pinge resonants tekib sellisel tingimusel, ning resonantsi määrab aktiivtakistus. *Miks ei võrdu pingeresonantsil pooli klemmipinge UL kondensaatori klemmipingega UC? Kuna kondensaator on ka tarbija ja tekitav lisapinget, mis on küll väike, aga olemas. *Milline on võimsusteguri väärtus resonantsil? Võrdlemisi suur. *Kuidas on üksteise suhtes suunatud induktiivsuse ja mahtuvuse pingelangude vektorid? Vektoris on risti üksteise suhtes. *Kuidas avaldub jadalülituses vooluringi üldpinge osapingete kaudu? Siis, kui liidame erinevaid osapingeid kokku. Hinnang tööle: Töö sai tehtud ilma probleemiteta. Ühendused olid korrektsed ja töötasid korralikult. Mõõtmis tulemused üritasime võtta piisavalt täpsed. Teostasime ettenähtud katsed vastavate vahenditega
induktiivpinge mõiste. Aktiiv- ja induktiivtakistusega vooluring Vool sellises aparaadis või tarvitis: Kus Z on ahela näivtakistus. Poolis tarbitakse nii aktiiv- kui reaktiivvõimsust. Toiteallikast tarbitavat võimsust nimetatakse näivvõimsuseks ning tähistatakse S. Mõõtühik voltamper. Tähis VA. Võimsustegur Võimsustegur näitab millise osa toiteallikast tarbitud elektrienergiast saab muuta teist liiki energiaks (soojuseks, valguseks, meh. liikumiseks). Võimsusteguri väärtused võivad olla 0 kuni 1. vaid aktiivtarviti korral. Majanduslikest kaalutlustest lähtuvalt püütakse hoida cos vahemikus 0,8...1. Kompenseerimisseadmete abil on võimalik võimsustegri väärtust parandada. Aktiiv- ja mahtuvusliku takistusega ahel Erinevalt RL-ahelast on RC-ahelas vool pingest nurga võrra ees. Sarnaselt RL-ahelaga tekkib ka selles ahelas kaks osapinget: aktiivtakistusel aktiivpinge Ua mahtuvuslikult takistusel mahtuvuslik pinge Uc. Vool selles ahelas: , kus
1) radiaalne, suunatud perpendikulaarselt impelleri võlliga 2) teljesuunaline, paralleelne võlliga 3) tangentsiaalne e rotatsiooniline, võlli ümber toimuva ringliikumise puutuja suunaline Kaks esimest on kasulikud ja tagavad efektiivse segamise Segamiseks vajaliku võimsuse leidmine hüdrodünaamilist reziimi hinnatakse Re arvuga. D 2 np Re = µ Vajalik võimsus leitakse võimsusteguri kaudu N Kn = , mis sõltub Re arvust ja segisti geomeetriast Kn=f(Re, G) n 3 D 3 Pneumaatiline segamine kasutatakse suruõhku või inertgaasi mille barboteerimisel läbi vedeliku vedelikukihid segunevad. Kasutatakse reaktsioonisüsteemides Ringlussegamine segamiseks kasutatakse düüse ja pumpasid. Kasutatakse suspensioonide ja emulsioonide valmistamisel
nimetatakse maksimaalväärtuseks ehk amplituudiks. 3. Võimsustegur ja selle parendamine. P cos = S; · Võimsusteguriks nimetatakse Cos , mis on vahelduvvoolu ahela aktiiv- ja näivvõimsuse suhe: cos = P-kasulik / S-näiv, mis näitab kui palju näivvõimsusest elektriahelas muutub kasulikuks ehk aktiivvõimsuseks, mis iseloomustab elektrienergia kasutamist. Cos võib olla maksimaalselt 1. Võimsustegur on oluline näitaja elektrienergia ülekandel. Võimsusteguri suurus sõltub tarvititest. Tarviti vool on seda suurem, mida väiksem on tema võimsustegur ehk teisiti öeldes: cos vähenemisel tarviti vool kasvab. · Võimsusteguri parandamine e. reaktiivvõimsuse kompenseerimine on võrgust tarbitava induktiivse reaktiivvõimsuse kompenseerimiseks vajaliku mahtuvusliku reaktiivvõimsuse genereerimine kondensaatoritega kohapeal. 4. Resonantsinähtus elektriahelates Pingeresonants- mahtuvtakistus ja
z=((r+rL)2+(xL-xC)2)=(r2vr+x2) --- x reaktiivtakistus 40. 5.3.6. Missugusel tingimusel tekib vooluringis pingeresonants ja milline takistus määrab voolutugevuse resonantsil? xL=xC, ehk L=1/C , tekib selliste tarbijate jadalülitusel pingeresonants ja kui z r=rvr (resonantsi näivtakistus on väikseim ja vooluringis kulgeb tugevaim vool) 41. ??? 5.3.7. Miks ei võrdu pingeresonantsil pooli klemmipinge UL kondensaatori klemmipingega UC? 42. 5.3.8. Milline on võimsusteguri väärtus resonantsil? cos=1 43. 5.3.9. Kuidas on üksteise suhtes suunatud induktiivsuse ja mahtuvuse pingelangude vektorid? vastassuunaliselt 44. 5.3.10. Kuidas avaldub jadalülituses vooluringi üldpinge osapingete kaudu? Vektoriaalse summana: U=Ur+UL+UC , U=((Ur+UL)2+(UxL-UC)2) 45. 6.3.1. Milline on meie vabariigi madalpingevõrgu juhtmete arv ning kuidas neid juhtmeid nimetatakse ja tähistatakse? Meie vabariigis on madalpingevõrgu juhtmete arvuks 4
· Koormusel üle /2 hakkab moment vähenema ja teatud punktis ei suuda mootor enam tasakaalustada koormusmomenti ning mootor langeb sünkronismist välja 18 · Selleks, et anda mootorile teatav momendivaru, valitakse sünkroonmootorite koormusnurk alla /4 Töökarakteristikud · Väljendavad rootori pöörlemiskiiruse n2, staatorivoolu I1, sisendvõimsuse P1, kasuliku momendi M2 ja võimsusteguri cos 1 sõltuvust kasulikust võimsusest P2 Kuna rootor pöörleb sünkroonkiirusega, siis on n2 on sirgjoon ja paralleelne P2 -ga Kuna kasulik moment M2 = P2/1, aga 1 = const, siis on ka M2 sirgjoon sirgjoon P1 = P2 + p, seega suureneb P1 kiiremini kui P2 Koormuse suurenemisel cos 1 väheneb Koormuse P2 suurenemisel kasvab I1 kiiremini kui võimsus P1, sest cos 1 väheneb Mehaaniline karakteristik
S = P2 +Q2 S näivvõimsus voltamprites (VA) P aktiivvõimsus vattides (W) Q reaktiivvõimsus varides (var) ja võimsustegur P cos = . S Näivvõimsuse ja faasinihkenurga kaudu on võimsuse avaldisteks P = S cos =U I cos Q = S sin =U I sin Võimsustegur cos on oluline näitaja elektrienergia ülekandel. Generaatori võimsus, kui ta töötab nimipingel Un nimivooluga In on seda suurem, mida suurem on võimsustegur cos . Võimsusteguri suurus sõltub tarvititest. Tarviti vool on seda suurem, mida väiksem on tema võimsustegur ehk teisiti öeldes: cos vähenemisel tarviti vool kasvab. See vool saadakse generaatorist juhtmete kaudu. Sama kasuliku võimsuse juures väike võimsustegur cos suurendab voolu juhtmetes. Seepärast püütakse võimsustegur hoida lähedane ühele. Reaktiivvool on vältimatult vajalik enamlevinud vahelduvvoolumootorites asünkroonmootorites magnetvälja loomiseks. Niisuguse mootori
Reaktiivtakistus: Q = S sin Järelikult reaktiivtakistus võib suurem olla ja seda juhtudel, kui cos > sin (siis 5 0 < < ja < < 2 ). 4 4 16. Kas ühefaasilise tarviti reaktiivvõimsus võib olla suurem kui näivvõimsus? Kui ei, siis miks, kui ja, siis millistel tingimustel? Ühefaasilise tarviti reaktiivvõimsus ei saa olla suurem kui näivvõimsus. Suurus UI=S nimetatakse P näivvõimsuseks. Võimsusteguri valem cos = näitab, millise osa moodustab näivvõimsusest S S aktiivvõimsus P. Kui 0 siis S >P, mis tähendab, et osa näivvõimsusest peab eralduma mujal ning selleks osaks on reaktiivvõimsus Q = S sin Siinuse max väärtus on 1, mille korral on näiv- ja reaktiivvõimsus võrdsed Q=S, seega reaktiivvõimsus näivvõimsusest suurem olla ei saa. (loogiline oleks ju) 17
S P 2 Q 2 . Võimsustegur näitab kui suur osa näivvõimsusest elektriahelas muutub kasulikuks ehk aktiivvõimsuseks. 18.Võimsuskolmnurk. Võimsustegur. Võimsuskolmnurgast on teada, et ja võimsustegur Näivvõimsuse ja faasinihkenurga kaudu on võimsuse avaldisteks Võimsustegur cos on oluline näitaja elektrienergia ülekandel. Generaatori võimsus, kui ta töötab nimipingel Un nimivooluga In on seda suurem, mida suurem on võimsustegur cos . Võimsusteguri suurus sõltub tarvititest. Tarviti vool on seda suurem, mida väiksem on tema võimsustegur ehk teisiti öeldes: cos vähenemisel tarviti vool kasvab. See vool saadakse generaatorist juhtmete kaudu. Sama kasuliku võimsuse juures väike võimsustegur cos suurendab voolu juhtmetes. Seepärast püütakse võimsustegur hoida lähedane ühele. Reaktiivvool on vältimatult vajalik enamlevinud vahelduvvoolumootorites asünkroonmootorites magnetvälja loomiseks. Niisuguse
induktiivtakistusega vooluringis. 7. Millist võimsust nimetatakse aktiivvõimsuseks? 8. Mida tähendab cos? Kui suur võib cos maksimaalselt olla? 52.Aktiivtakistus ja kondensaator vahelduvvooluringis 1. Kas kondensaator juhib elektrivoolu? Selgita. 2. Milline on kondensaatori takistus alalisvoolu puhul? 3. Kuidas muutub takistus sageduse suurenemisega? 4. Joonestada pingete kolmnurk ja valem. Mida tähendavad tähed valemis? 5. Kirjutada võimsusteguri arvutamise valem pingete kaudu? Mida tähendavad valemis olevad tähed? 6. Kirjutada takistuse arvutamise valem. 7. Kirjutada võimsusteguri arvutamise valem takistuste kaudu. 8. Kirjutada näivvõimsuse arvutamise valem. Mida tähendavad tähed valemis? 9. Kirjutada aktiivvõimsuse arvutamise valem. Mida tähendavad tähed valemis? 10.Kirjutada reaktiivvõimsuse arvutamise valem. Mida tähendavad tähed valemis? 53.Induktiivsuse ja mahtuvuse jadaühendus. Pingeresonants 1
1/3 kaugusel mähise algusest (15 20% üle mõjuva pinge) · isoleeritud neutraaliga trafodel esineb suurim peaisolatsioonile rakenduv impulsspinge mähise lõpus (50...80% üle mõjuva pinge) Pikiisolatsioonil võib järsu frondiga impulss tekitada kuni 10-kordse normaaltalitluspinge. Trafo mähiste induktiiv- ja mahtuvuslikest takistustest koostatud aseskeem on joonisel 3.24. 55. Kondensaatorite isolatsioon Elektrivõrkudes kasutatakse kondensaatoreid · võimsusteguri tõstmiseks · pikkade liinide pikikompensatsiooniks · kõrgepingeliinidele kõrgsagedus-sideseadmete ühendamiseks kõrgepingeliini külge (sidekondensaatorid) · impulsspinge generaatorites Joonis 3.28 Kondensaatorisektsioon 56. Kaablite isolatsioon Kaablites kasutatavaid isolatsioonimaterjale: · paberõli · õli · PE polüetüleen · PELD madala tihedusega polüetüleen · PEHD suure tihedusega polüetüleen · PEX/XLPE ristsillatud polüetüleen
4. Mida tähendab cos ? 5. Kui suur võib cos maksimaalselt olla: kas a) 0,1 b) 0,5 c) 1,0 d) 10,0 e) lõpmata suur. 6. Kus vooluresonantsi nähet kasutatakse? 7. Kas vooluresonants on kasulik või kahjulik nähe? Tuua näiteid. 8. Selgita, kas antud ahelas kehtib Kirchoffi I seadus? 9. Milleks on vaja elektrisüsteemide võimsustegurit parandada? 10.Milliste mõõteriistade näitude järgi võib hinnata võimsusteguri väärtust? 11.Millele kulutatakse reaktiivvõimsus neis elektrisüsteemides, kus tarvititeks on elektrimootorid? 12.Kuidas on veel võimalik süsteemide võimsustegurit parandada? LABORATOORNE TÖÖ NR. 19 Eesmärk: töö ja võimsuse mõõtmine ühefaasilises vahelduvvooluahelas. 1. Kasutatavad mõõteriistad ja tööks vajalikud vahendid. Jrk. Nimetused Tüüp Süsteem Vahejaotus Mõõtepiirkond 1
S = P2 +Q2 S näivvõimsus voltamprites (VA) P aktiivvõimsus vattides (W) Q reaktiivvõimsus varides (var) ja võimsustegur P cos = . S Näivvõimsuse ja faasinihkenurga kaudu on võimsuse avaldisteks P = S cos =U I cos Q = S sin =U I sin Võimsustegur cos on oluline näitaja elektrienergia ülekandel. Generaatori võimsus, kui ta töötab nimipingel Un nimivooluga In on seda suurem, mida suurem on võimsustegur cos . Võimsusteguri suurus sõltub tarvititest. Tarviti vool on seda suurem, mida väiksem on tema võimsustegur ehk teisiti öeldes: cos vähenemisel tarviti vool kasvab. See vool saadakse generaatorist juhtmete kaudu. Sama kasuliku võimsuse juures väike võimsustegur cos suurendab voolu juhtmetes. Seepärast püütakse võimsustegur hoida lähedane ühele. Reaktiivvool on vältimatult vajalik enamlevinud vahelduvvoolumootorites asünkroonmootorites magnetvälja loomiseks. Niisuguse mootori
S U I P2 Q2 P U I cos Q U I sin Tegurit cos φ nimetatakse võimsusteguriks, mis iseloomustab aktiivvõimsuse suhet koguvõimsusesse. P cos S Võimsustegur on väga oluline näitaja elektrienergia ülekandel, mida suurem on võimsusteguri väärtus, seda vähem voolu tarviti tarbib ning seda efektiivsemalt elektrienergiat kasutatakse. Mootoritel jääb ta nimikoormusel vahemikku 0,8...0,9 ja tühijooksul 0,1...0,3. Aktiiv- ja reaktiivvõimsuse olemasolu tingib ka aktiiv- ja reaktiivenergia tarbimist võrgust. Reaktiivenergia on vältimatult vajalik enamlevinud vahelduvvoolumootorites –asünkroon- mootorites– magnetvälja loomiseks, kuid põhjustab võrgus suuremaid elektrienergia võnkumisi ja kadusid
maarse kompensaatorite võimsuse Q K j selle võrgu summaarse reaktiivkoor- muse Qj ja põhivõrgust antava reaktiivvõimsuse QÜ j vahena Q K j = Q j − QÜ j . Kuna kahenivoolise ülesande lahendamine (optimeerimine) on keerukas ja te- kitab praktikas väga suuri probleeme, siis kasutatakse sageli ka üsna lihtsat meetodit, mille puhul määratakse algul kindlaks põhivõrgu alajaamadele üht- ne nn tasakaalustatud võimsusteguri tan ϕ B väärtus. Seda tuleb siis tõlgendada kui tehnikapoliitikaga kehtestatud nõuet, mille peavad jaotusvõrgud reaktiiv- võimsuse omapoolse kompenseerimisega kindlustama. Edasi leitakse igasse jaotusvõrku paigaldatavate kompensaatorite summaarne võimsus valemiga Q K j = Q j − Q jB = Pj tan ϕ j − Pj tan ϕ B = Pj (tan ϕ j − tan ϕ B ) (3.29) Sünkroonkompensaatorite valik ja paigutus on ülekandevõrgu (või süsteemi-
voolu esinemise tõttu alaldi talitluses. Alaldi pulsilisuse suurenemisega kasvab kõrgemate harmooniliste sagedus, kuid nende suhteline osakaal väheneb. Seetõttu paraneb sisendvoolu siinuselisus ja väljundvoolu silutakse paremini. Vastupidiselt eelnevale ei muutu kõrgemate harmooniliste sagedused ega amplituud türistoride tüürnurga kasvamisel, suureneb aga faasinihe harmooniliste ja võrgupinge vahel. Antud asjaolu kutsub esile reaktiivvõimsuse tarbimise toitevõrgust ning võimsusteguri VD1 VD2 VT1 VT2 Is Ud 1 M Us
annaabi.ee 
