Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Электротехнические комплексы с фотоэлектрическими установками. Учебное пособие
.pdf
Лабораторная работа № 5
ИССЛЕДОВАНИЕ СИСТЕМЫ БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ
Цель работы: экспериментальная проверка работы системы бесперебойного питания.
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с лабораторной установкой. Проанализировать струк-
турную схему системы бесперебойного питания (рис. 8.3).
Рис. 8.3. Структурная схема системы бесперебойного питания
2. Исследовать влияние схемно-режимных условий на работу системы
бесперебойного питания (отключение нагрузки, отключение аккумуляторной батареи, прерывание электроснабжения от внешней сети).
Подключить к инвертору аккумуляторную батарею (тумблер «АКБ»),
подключить нагрузку (тумблер «Нагрузка»). Установить регулятор
нагрузки в заданное преподавателем положение (например, «3», «4» или
«5»). На измерителе мощности установить предел по току «2А». Подать
электропитание сети 220 В на вход инвертора (автоматический выключа-
71
тель «Сеть»). Представить схему для проверки преподавателю. Для наб-
людения осциллограммы напряжения к нагрузке может быть подключен
осциллограф (при наличии).
Включить стенд (клавиша «Питание»).
Проанализировать и записать в табл. 8.1 показания всех измерительных приборов.
Таблица 8.1
U, В
I, A
P, Вт
Q, Вар
S, ВА
мощности
Измеритель
, Гц
φ, град
cos φ
U
, В
АКБ
I
, А
АКБ
UН, В
приборы
Цифровые
IН, А
Зарисовать схему распределения потоков мощности в системе, основываясь на информации с дисплея инвертора и показаниях измерительных
приборов. На стороне постоянного тока активную мощность вычислять как
произведение двух величин – напряжения и тока. На стороне переменного
тока полную мощность вычислять как произведение двух величин – напряжения и тока; активную мощность вычислять как произведение напряжения, тока и косинуса угла между векторами тока и напряжения; реактивную мощность вычислять как произведение напряжения, тока и синуса угла между векторами тока и напряжения.
72
Зарисовать осциллограммы напряжения и тока на нагрузке (если используется осциллограф).
Отключить тумблер «Нагрузка». Зарисовать схему распределения
потоков мощности в системе. Записать в табл. 8.1 показания всех измерительных приборов. Включить тумблер «Нагрузка».
Отключить аккумуляторную батарею от инвертора (тумблер «АКБ»).
Зарисовать схему распределения потоков мощности в системе. Записать
в табл. 8.1 показания всех измерительных приборов. Зарисовать осциллограммы напряжения и тока на нагрузке (если используется осциллограф).
Подключить аккумуляторную батарею.
Выключить автоматический выключатель «Сеть». Зарисовать схему
распределения потоков мощности в системе. Обратить внимание на режим
работы аккумуляторной батареи. Записать в табл. 8.1 показания всех измерительных приборов. Зарисовать осциллограммы напряжения и тока на
нагрузке (если используется осциллограф). Отключить стенд (клавиша
«Питание»).
3. Исследовать влияние величины нагрузки на параметры системы
бесперебойного питания.
Для этого подключить к выходу инвертора нагрузку (тумблер
«Нагрузка»); подключить к инвертору аккумуляторную батарею (тумблер
«АКБ»); подключить инвертор к внешней сети (автоматический выключатель «Сеть»); установить регулятор величины нагрузки (потенциометр
«Потребители электрической энергии) в позицию «холостой ход»; включить стенд (клавиша «Питание»).
Изменяя величину сопротивления нагрузки с помощью регулятора
величины нагрузки («Потребители электрической энергии») от холостого
хода до максимального значения, измерить и записать показания всех измерительных приборов в табл. 8.2. Уменьшить величину нагрузки до холостого хода. Отключить стенд (клавиша «Питание»).
73
Таблица 8.2
U, В
I, A
P, Вт
Q, Вар
S, ВА
мощности
Измеритель
приборы
Цифровые
, Гц
φ, град
cos φ
U
, В
АКБ
I
, А
АКБ
UН, В
IН, А
4. Снять зависимости параметров системы при прерывании внешнего
электроснабжения и питании потребителей через сетевой инвертор от аккумуляторной батареи.
Подключить к инвертору аккумуляторную батарею (тумблер «АКБ»),
подключить нагрузку (тумблер «Нагрузка»), Отключить сеть (автоматический выключатель «Сеть»). Установить регулятор нагрузки в положение
«холостой ход». Включить стенд (клавиша «Питание»).
Изменяя величину сопротивления нагрузки с помощью регулятора
нагрузки («Потребители электрической энергии») от холостого хода до
максимального значения, измерить и записать показания цифровых приборов в табл. 8.3.
При прерывистом сигнале инвертора обратить внимание на информацию на дисплее инвертора о низком уровне напряжения аккумуляторной
батареи и на показания цифровых приборов. Отметить величину тока
и напряжения аккумуляторной батареи при срабатывании защиты и отключении инвертора.
74
Таблица 8.3
4
Номер
опыта
1
2
3
5
6
7
8
9
, В I
U
АКБ
, А UН, В IН, А
АКБ
Внимание! Глубокий разряд аккумуляторной батареи может привести
к значительному снижению ее емкости и выходу из строя.
Примечания:
1. После срабатывания защиты для восстановления работы инвертора
необходимо регулятор величины сопротивления нагрузки вернуть в исходное положение (холостой ход), переключить тумблер «Нагрузка» в выключенное состояние и обратно.
2. После завершения работы с блоком «Система бесперебойного питания» выполнить последовательность действий: отключить нагрузку
(тумблер «Нагрузка»), отключить блок (клавиша «Питание»), отключить
аккумуляторную батарею (тумблер «АКБ»), отключить сеть (автоматический выключатель «Сеть»).
3. Рекомендуется раз в квартал поддерживать заряд аккумуляторной
батареи лабораторного стенда.
Рекомендуемая структура отчета:
– название лабораторной работы;
– цель лабораторной работы;
75
– схемы соединений элементов стенда для каждого эксперимента;
– результаты измерений, представленные в виде таблиц;
– полученные осциллограммы (при использовании осциллографа);
– выводы по результатам исследований.
Контрольные вопросы
1. Что такое инвертор?
2. Перечислите виды потерь в инверторе.
3. Какое влияние оказывают генерирующие установки, подключенные
к сети через инверторы, на характер протекания переходных процессов?
4. Что такое островной режим работы энергорайона?
5. Какое влияние оказывают генерирующие установки, подключенные
к сети через инверторы, на работу устройств релейной защиты?
6. Опишите процесс питания нагрузки системой бесперебойного питания при прерывании электроснабжения от внешней сети.
Лабораторная работа № 6
ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ КОМПЛЕКСА
«АВТОНОМНАЯ СОЛНЕЧНАЯ ФОТОЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ СИСТЕМА –
СИСТЕМА БЕСПЕРЕБОЙНОГО ПИТАНИЯ»
Цель работы: ознакомиться с особенностями функционирования комплекса «Автономная солнечная фотоэлектрическая система – система бесперебойного питания».
Порядок выполнения работы:
1. Ознакомиться с лабораторной установкой.
Подготовить установку для исследования работы комплекса «Автономная солнечная фотоэлектрическая система – система бесперебойного
питания». Для этого собрать структурную схему комплекса (рис. 8.4).
76
Рис. 8.4. Структурная схема комплекса
«Автономная солнечная фотоэлектрическая система –
система бесперебойного питания»
В блоке «Автономная солнечная фотоэлектрическая система»
распо-
ложить источник излучения и фотоэлектрическую батарею таким образом,
чтобы лучи источника были направлены перпендикулярно плоскости модулей.
В блоке «Система бесперебойного питания» установить предел по
току измерителя мощности 2 А; регулятор величины нагрузки (переключатель «Потребители электрической энергии») установить в заданное
преподавателем положение; подключить нагрузку тумблером «Нагрузка»;
подключить аккумуляторную батарею к инвертору тумблером «АКБ»;
включить автоматический выключатель «Сеть». Представить схему для
проверки преподавателю.
2. Включить электропитание автономной солнечной фотоэлектрической системы (клавиша «Питание) и системы бесперебойного питания
(клавиша «Питание»). Выключить освещение фотоэлектрической батареи
при помощи регулятора освещенности. Записать показания приборов в первый столбец табл. 8.4.
77
U, В
I, A
P, Вт
Q, Вар
S, ВА
, Гц
Таблица 8.4
Бл. 2
Бл. 1
φ, град
cos φ
U
, В
АКБ
I
, А
АКБ
UН, В
IН, А
I
Ф
I
вх
Измеритель мощности
Цифровые приборы
Примечания:
– в табл. 8.4 блок 1 соответствует панели «Автономная солнечная фото-
электрическая система», блок 2 – панели «Система бесперебойного питания»;
– cледует учесть, что токи I
током, обусловленным фотоэлектрической батареей. I
и IФ различны. IФ является зарядным
АКБ
может быть то-
АКБ
ком заряда АКБ от внешней сети через сетевой инвертор (положительное
значение на амперметре РА1 в модуле 2). I
может быть током разряда
АКБ
АКБ при питании нагрузки через сетевой инвертор (отрицательное значение на амперметре РА1 в модуле 2);
– в лабораторном стенде используется одна аккумуляторная батарея,
которая находится на панели «Система бесперебойного питания».
3. Выключить автоматический выключатель «Сеть» системы бесперебойного питания (имитация прерывания электроснабжения от внешней сети,
освещение фотоэлектрической батареи отключено) и провести измерения тех
же величин. Записать показания приборов во второй столбец табл. 8.4.
78
4. Включить освещение солнечной батареи при помощи «Регулятора
освещённости» (выключатель «Сеть» отключен) и установить величину
освещенности 300–350 Вт/м2. Провести измерения тех же величин. Записать показания приборов в третий столбец табл. 8.4.
5. Включить выключатель «Сеть» системы бесперебойного питания
и провести измерения тех же величин. Записать показания приборов
в четвертый столбец табл. 8.4.
Сравнить результаты измерений и сделать выводы.
Рекомендуемая структура отчета:
– название лабораторной работы;
– цель лабораторной работы;
– схемы соединений элементов стенда для каждого эксперимента;
– результаты измерений, представленные в виде таблиц;
– выводы по результатам исследований.
Контрольные вопросы
1. Нарисовать схему распределения потоков мощности в комплексе
при прерывании электроснабжения от внешней сети и подключенных
нагрузке, аккумуляторной батарее, солнечной батарее.
2. Нарисовать схему распределения потоков мощности в комплексе
при возобновлении электроснабжения от внешней сети и подключенных
нагрузке, аккумуляторной батарее, солнечной батарее.
3. При прерывании внешнего электроснабжения питание нагрузки
осуществляется через инвертор от аккумуляторной батареи, а заряд батареи поддерживается солнечной батареей. Что произойдет, если мощность
питаемой нагрузки превысит мощность, которая потребляется от солнечной батареи?
4. К каким негативным последствиям приводит перезаряд или переразряд аккумуляторной батареи?
79
1.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
1
Настоящее пособие посвящено изучению электротехнических систем
с фотоэлектрическими установками.
В основе принципа действия любой фотоэлектрической установки лежит
внутренний фотоэффект, который описывается корпускулярно-волновой
теорией. В зависимости от схемы соединения модулей и фотоэлементов фотоэлектрическая батарея может содержать как обводные, так и блокирующие
диоды. Обводные диоды используются для повышения энергоэффективности батареи при затенении. Блокирующие диоды исключают рассеяние запасенной в аккумуляторной батарее энергии на фотоэлектрической батарее
в ночное время. Базовыми элементами фотоэлектрической установки являются контроллер заряда-разряда и сетевой инвертор. Контроллер заряда-разряда предохраняет аккумуляторную батарею от перезаряда и глубокого
разряда, обеспечивает получение максимальной величины электроэнергии от
фотоэлектрической батареи при изменении температуры, параметров излучения и уровня заряда аккумуляторной батареи. Сетевой инвертор обеспечивает режим параллельной работы внешней сети и фотоэлектрической
установки или ее автономный режим работы. Также сетевой инвертор может
выполнять функции контроллера заряда-разряда.
Следует отметить проблемные вопросы функционирования фотоэлектрических установок и перспективные направления исследований, которые
имеют отношение к изложенному в пособии материалу.
Актуальной задачей является повышение коэффициента полезного
действия фотоэлемента путем применения новых полупроводниковых
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]