Аналіз статичних характеристик навантаження за напругою, заданих сталим струмом і сталим опором

1. Мета роботи

Метою роботи є аналіз статичних характеристик навантаження за напругою, заданих сталим опором і сталим струмом.

5.2 Теоретичні відомості

Навантаження під час розрахунку режимів електричних мереж найточніше можна врахувати статичними характеристиками за напругою (рисунок 5.1, а). Проте, використання статичних характеристик значно ускладнює розрахунок, оскільки вони визначають нелінійну залежність між струмом навантаження й напругою, у зв'язку з чим рівняння усталеного режиму будуть нелінійними.

Врахування статичних характеристик навантаження за напругою суттєво підвищує точність розрахунку післяаварійних усталених режимів, коли напруги у вузлах навантаження значно відрізняються від номінальної.

Статичні характеристики навантаження за частотою повинні враховуватися за наявності дефіциту потужності в системі та зниженні частоти у післяаварійних усталених режимах.

У розподільчих електричних мережах напругою до 35 кВ навантаження можна наближено задавати сталим за величиною і фазою струмом (рисунок 5.1,б). Цей струм розраховують при заданих значеннях активної та реактивної потужностей навантаження і напруги у вихідному режимі як

, (5.1)

де S_о – повна потужність навантаження, яка відповідає напрузі U_о вихідного режиму.

а - статичними характеристиками за напругою; б - сталим струмом;

в, г - сталим опором; д –сталою провідністю; е – сталою потужністю

Рисунок 5.1 – Способи врахування навантаження

При зміні напруги потужність навантаження змінюється за лінійним законом

_(5.2)

тобто пропорційно зменшується при зниженні напруги і збільшується при підвищенні напруги. Усталений режим описується при цьому системою лінійних рівнянь.

Під час розрахунку перехідних електромеханічних процесів, а також у випадках, коли напруга у вузлах електричної мережі значно відрізняється від номінальної, навантаження задають сталим опором  (рисунок 5.1,в,г), або сталою провідністю (рисунок 5.1,д). Активна й реактивна складові комплексного опору (провідності) повинні відповідати заданій потужності навантаження.  При паралельному сполученні опорів r_н, x_н (рисунок 4.2,в)

, (5.3)

а при їх послідовному сполученні (рисунок 3.11,г)

, , (5.4)

де значення , відповідають напрузі вихідного режиму.

Якщо навантаження задане сталим опором, або сталою провідністю, то при зміні напруги у вузлі навантаження активна та реактивна потужності навантаження будуть змінюватися прямо пропорційно квадрату напруги. Для схеми з паралельним сполученням опорів r_н,, x_н

(5.5)

а для схеми з їх послідовним сполученням

(5.6)

Розглянемо, наприклад, статичні характеристики освітлювального навантаження, що складається з ламп розжарювання. Активна потужність лампи розжарювання з опором r_л пропорційна квадрату напруги за умови r_л = const:

. (5.7)

Якщо врахувати залежність опору r_л від напруги (із зміною напруги змінюється струм і температура нагрівання нитки розжарювання лампи), то активна потужність лампи буде приблизно пропорційна напрузі в степені 1,6.

Під час розрахунку робочих режимів електричних мереж навантаження звичайно враховують сталою потужністю (рисунок 5.1,е).. У місцевих електричних мережах на затискачах електроприймачів підтримується напруга, близька до номінальної. При невеликих відхиленнях напруги потужність навантаження залишається приблизно сталою за величиною. Врахування навантаження сталою потужністю є достатньо точним для районних мереж, забезпечених засобами регулювання напруги, за допомогою яких підтримується стала напруга у вузлах навантаження.