Институт промышленных технологий и инжиниринга
Кафедра электроэнергетики
ЭНЕРГОСБЕРЕЖЕНИЕ В СИСТЕМАХ
ЭЛЕКТРОСНАБЖЕНИЯ
Методические указания по выполнению лабораторных работ
для обучающихся по направлению подготовки
13.03.02 Электроэнергетика и электротехника
всех форм обучения
Составители
А.Л. Портнягин,
Кандидат технических наук, доцент
Ф.А. Лосев,
Ассистент
Тюмень
ТИУ
Энергосбережение в системах электроснабжения: методические указания по выполнению лабораторных работ для обучающихся по направлению 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника/ сост. А.Л. Портнягин, Ф.А. Лосев; Тюменский индустриальный университет. - Тюмень: Издательский центр БИК, ТИУ, 2017. - 26 с.
Методические указания рассмотрены и рекомендованы к изданию на заседании кафедры электроэнергетики
«27» октября 2017 года, протокол № 3.
Аннотация
Методические указания по выполнению лабораторных работ для обучающихся по направлению 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника всех форм обучения.
Методические указания состоят из описания лабораторных работ, которые снабжены перечнем используемого оборудования, порядком выполнения работы и вопросами для самопроверки в соответствии с программой дисциплины и списком рекомендуемой литературы.
Методические указания по выполнению лабораторных работ окажут помощь преподавателям в организации занятий, а также пригодятся обучающимся при подготовке к выполнению лабораторных работ, для повторения изученного материала и подготовке к экзамену по дисциплине.
СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ. 4
Лабораторная работа №1. Определение коэффициента полезного действия трансформатора. 6
Лабораторная работа №2. Определение удельных потерь активной мощности в линии электропередачи. 9
Лабораторная работа №3. Определение коэффициента полезного действия асинхронного двигателя. 12
Лабораторная работа №4. Компенсация реактивной мощности нагрузки в распределительной электрической сети. 15
Лабораторная работа №5. Повышение коэффициента полезного действия малонагруженного трансформатора. 18
Лабораторная работа №6. Повышение коэффициента полезного действия и коэффициента мощности мало нагруженного асинхронного двигателя. 21
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ.. 25
ВВЕДЕНИЕ
Целью изучения дисциплины является формирование знаний у обучающихся по направлению подготовки 13.03.02 Электроэнергетика и электротехника в области энергосберегающих технологий в электроснабжении.
В результате изучения дисциплины обучающиеся должны:
знать: технологию производства электроэнергии на тепловых, атомных, гидравлических электростанциях, нетрадиционные и возобновляемые источники электроэнергии, а также энергосберегающие технологии;
уметь: применять и эксплуатировать, энергосберегающие технологии и оборудование электрических станций и подстанций, электроэнергетических систем и сетей, систем электроснабжения;
владеть: методами расчета параметров электроэнергетических устройств и установок, электроэнергетических сетей и систем, систем электроснабжения.
Процесс изучения дисциплины, направлен на формирование следующих компетенций, представленных в табл. 1.
Таблица 1
Формируемые компетенции
| Код компетенции | Название компетенции |
| ПК | Профессиональные компетенции выпускника |
| ПК-7 | готовность обеспечивать требуемые режимы и заданные параметры технологического процесса по заданной методике |
Проведение лабораторных работ направлено на закрепление полученных теоретических знаний о способах энергосбережения в системах электроснабжения на практике для развития профессиональных компетенций.
Выполнению лабораторных работ предшествует проверка знаний обучающихся с целью выявления их теоретической готовности к выполнению задания.
Каждая лабораторная работа имеет наименование и цель работы, порядок выполнения, а также контрольные вопросы. После выполнения лабораторной работы, каждый из обучающихся представляет преподавателю отчет, отвечает на теоретические вопросы, демонстрирует уровень сформированности компетенций. Отчет о проделанной работе должен быть представлен обучающимся либо в день выполнения задания, либо на следующем занятии. Отчеты о проделанных работах следует выполнять на отдельных листах формата А4; схемы, графики, рисунки необходимо выполнять простым карандашом в соответствии с единой системой конструкторской документации. На выполнение каждой работы отводится определенное количество часов в соответствии с тематическим планом изучения дисциплины. Отчет включает в себя: титульный лист, цель работы, электрические схемы опытов, все необходимые расчеты с пояснениями, графики, при необходимости, вывод по работе.
Методические указания окажут помощь преподавателям в организации занятий, а также пригодятся обучающимся при подготовке к выполнению лабораторных работ, для повторения изученного материала и подготовке к экзамену по дисциплине.
Лабораторная работа №1. Определение коэффициента полезного действия трансформатора
Цель работы: Исследовать зависимость коэффициента полезного действия от загрузки трансформатора.
Таблица 1.1
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Однофазный источник питания | 218.5 | ~ 220 В / 3 А |
| А1 | Автоматический однополюсный выключатель | ~ 230 В / 0,5 А | |
| А2 | Однофазный трансформатор | 372.1 | 80 ВА 220/198...242 В |
| А4,А5 | Активная нагрузка | 306.4 | ~ 220 В / 0...30 Bт |
| А6,А7 | Индуктивная нагрузка | 324.4 | ~ 220 В / 0...30 вар |
| А8 | Коммутатор измерителя мощностей | 5 положений | |
| Р1 | Блок мультиметров | 509.2 | 2 мультиметра 0...1000В, 0...10А; 0...20МОм |
| Р2 | Измеритель мощностей | 507.3 | 15; 60; 150; 300; 450 В/ 0.1; 0,2; 0,5; 1 А. |
Порядок выполнения работы
1. Убедитесь, что устройства, используемые в эксперименте, отключены от сети электропитания.
2. Соедините аппаратуру в соответствии со схемой электрической соединений, приведенной на рис.1.1.
3. Отключите (если включен) выключатель А1.
4. Переключатель коммутатора А8 установите в положение 1.
5. Установите переключателем значение коэффициента трансформации трансформатора А2 равным 1.
6. Установите переключателями значение активной нагрузки А4, А5 равное 50%, а индуктивные нагрузки А6, А7 - равными первому значению из табл. 1.2.
7. Включите источник G1.
8. Включите выключатели «СЕТЬ» блока мультиметров Р1 и измерителя мощностей Р2. Активизируйте используемые мультиметры. Включите выключатель А1.
9. С помощью мультиметров, включенных как вольтметры, блока Р1 контролируйте входное и выходное напряжения исследуемого трансформатора А2.
10.При положениях 1 и 2 переключателя коммутатора А8, с помощью измерителя Р2 измерьте величины активной мощности P1 и Р2 соответственно до и после исследуемого трансформатора А2 и занесите в табл. 1.2.
Таблица 1.2
| Q,% | |||||||||||
| P1,Вт | |||||||||||
| P2, Вт | |||||||||||
| η |
11.Для каждого значения индуктивной нагрузки из табл. 1.2 измерьте величины активной мощности P1 и Р2, при этом не изменяя значение активной нагрузки.
12.Установите переключателями значение индуктивной нагрузки А6, А7 равное 50%, а активные нагрузки А4, А5 - равными первому значению из табл. 1.3.
13.При положениях 1 и 2 переключателя коммутатора А8, с помощью измерителя Р2 измерьте величины активной мощности P1 и Р2 соответственно до и после исследуемого трансформатора А2 и занесите в табл. 1.3.
Таблица 1.3
| Р,% | |||||||||||
| P1,Вт | |||||||||||
| P2, Вт | |||||||||||
| η |
14.Для каждого значения активной нагрузки из табл. 1.3 измерьте величины активной мощности P1 и Р2, при этом не изменяя значение индуктивной нагрузки.
15.По завершении эксперимента отключите выключатели «СЕТЬ» измерителя мощностей Р2 и блока мультиметров Р1, источник G1.
16.Рассчитайте коэффициент полезного действия η трансформатора по формуле:
(1.1)
где Р2 - мощность активной нагрузки, Вт; P1 – мощность, потребляемая трансформатором в нагрузочном режиме, Вт.
17.Постройте графики зависимостей η(Р) и η(Q), сделайте выводы по работе.
Контрольные вопросы
1. Объясните вид зависимости η(Р).
2. От чего зависят потери в трансформаторе?
Рис.1.1. Схема электрических соединений
Лабораторная работа №2. Определение удельных потерь активной мощности в линии электропередачи
Цель работы: Исследовать зависимость удельных потерь активной мощности в линии электропередачи при различной нагрузке.
Таблица 2.1
Перечень аппаратуры
| Обозначение | Наименование | Тип | Параметры |
| G1 | Однофазный источник питания | 218.5 | ~ 220 В / 3 А |
| А1 | Автоматический однополюсный выключатель | ~ 230 В / 0,5 А | |
| А2 | Однофазный трансформатор | 372.1 | 80 ВА 220/198...242 В |
| A3 | Модель линии электропередачи | 313.3 | ~220В/0,ЗА |
| А4 | Активная нагрузка | 306.4 | ~ 220 В / 0...30 Bт |
| А6 | Индуктивная нагрузка | 324.4 | ~ 220 В / 0...30 вар |
| А18 | Переключатель | ~220В /6А | |
| Р1 | Блок мультиметров | 509.2 | 2 мультиметра 0...1000В, 0...10А; 0...20МОм |
| Р2 | Измеритель мощностей | 507.3 | 15; 60; 150; 300; 450 В/ 0.1; 0,2; 0,5; 1 А. |