1

Katedra Elektroenergetyki i Napędów Elektrycznych

Laboratorium Elektroenergetyki

Nazwa

ćwiczenia Badanie ogniwa fotowoltaicznego BBS

1. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się z budową i zasadą działania baterii słonecznych

oraz wykonanie analizy wpływu nasłonecznienia na wydajność energetyczną.

2. Przebieg ćwiczenia

Zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem

2

Zarejestrować wartości prądu i napięcia, przy różnych warunkach pogodowych

(różne warunki nasłonecznienia). Wyznaczyć wartość mocy uzyskiwanej z baterii

słonecznej przy danych warunkach pogodowych.

Warunki pogodowe U [V] I [A] P [W]

Podłączyć obciążenie żarowe. Pomierzyć wartości prądu oraz napięcia dla różnych

obciążeń. Wartość obciążenia zmieniać od wartości minimalnej (bieg jałowy) do

pełnej mocy. Wyniki zanotować w tabeli. Wyznaczyć wartość mocy uzyskiwanej z

baterii słonecznej przy danym obciążeniu.

Obciążenie (liczba żarówek) U [V] I [A] P [W]

0

1

...

Narysować na wykresie zależność IfU .

3. Wnioski

Zapoznać się z wynikami pomiarów.

Określić wpływ nasłonecznienia na moc i energię uzyskaną z baterii.

Określić wpływ obciążenia na moc uzyskiwaną z baterii słonecznej.

Przeanalizować ekonomiczną stronę montowania ogniw słonecznych w polskich

warunkach klimatycznych.

Literatura:

Lewandowski Witold – Proekologiczne źródła energii – WNT – Warszawa 2006

Jarzębski Z. M. – Energia słoneczna: konwersja fotogalwaniczna - PWN Warszawa 1990

Kandyda A., Rodacki T. - Przetwarzanie energii w elektrowniach słonecznych – Politechnika Śląska –

Gliwice 2000

1

Katedra Elektroenergetyki i Napędów Elektrycznych

Laboratorium Elektroenergetyki

Nazwa

ćwiczenia

Wyznaczanie parametrów zastępczych

transformatora dwuuzwojeniowego

PZTD

1. Wiadomości wstępne

Parametry podłużne i poprzeczne transformatora wyznacza się z poniższych zależności:

Parametry podłużne Parametry poprzeczne

N

NCu

N

NCuT

S

UP

S

UPR

2

%

2

2

100

2

%

2 100 N

NFe

N

FeT

U

SP

U

PG

N

NZ

N

NZT

S

UU

S

UUZ

2

%

100

2

%00

100

3

N

N

N

TU

SI

U

IY

22

TTT RZX 22

TTT GYB

gdzie:

SN – moc pozorna znamionowa,

UN – napięcie znamionowe,

PCu – straty obciążeniowe,

PFe – straty jałowe,

UZ – napięcie zwarcia,

I0 – prąd biegu jałowego.

Dla konkretnego typu transformatora powyższe wielkości można odczytać z tabliczki

znamionowej lub katalogu lub też pomierzyć w czasie próby zwarcia i próby biegu jałowego.

W czasie próby zwarcia strona wtórna transformatora jest zwarta a do strony pierwotnej

przykłada się takie napięcie aby przez transformator popłynął prąd znamionowy. Wówczas na

woltomierzu odczytuje się napięcie zwarcia UZ a na watomierzu straty obciążeniowe PCu.

W czasie próby biegu jałowego strona wtórna transformatora jest otwarta a na uzwojenie

strony pierwotnej przykłada się napięcie znamionowe. Wówczas watomierz pokazuje straty

jałowe PFe a amperomierz prąd biegu jałowego I0.

2

A

V

W*

*

W1

TrATr

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest wyznaczenie metodą pomiarową parametrów zastępczych

transformatora jednofazowego.

3. Spis przyrządów i mierników

Transformator badany (SN = 400 VA, UN = 220/42 V) – 1 szt.,

Autotransformator (Imax = 10 A) – 1 szt.,

Watomierz: (42 V, 10 A) – 1 szt, (220 V, 2 A) – 1szt.,

Amperomierz: 10 A – 1 szt, 2 A – 1 szt.,

Woltomierz: 42 V – 1 szt., 220 V 1 szt.

4. Przebieg ćwiczenia

4.1. Układ pomiarowy.

Rys. 1 Schemat układu pomiarowego

4.2. Próba biegu jałowego

Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 1 zwracając uwagę na prawidłowy dobór

zakresów mierników. Rozewrzeć wyłącznik W1. Autotransformatorem Atr ustawić napięcie

znamionowe. Wykonać próbę biegu jałowego zasilając transformator od strony górnego

napięcia a następnie od strony dolnego napięcia (przy zmianie strony zasilania dobrać

właściwe zakresy mierników!). Wyniki zanotować w tabeli wyników.

3

4.3. Próba zwarcia

Połączyć układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 1 zwracając uwagę na prawidłowy dobór

zakresów mierników. Zewrzeć wyłącznikiem W1 stronę wtórną transformatora.

Autotransformatorem Atr ustawić takie napięcie aby w obwodzie płynął prąd znamionowy.

Wykonać próbę zwarcia zasilając transformator od strony górnego napięcia a następnie od

strony dolnego napięcia (przy zmianie strony zasilania dobrać właściwe zakresy mierników!).

Wyniki zanotować w tabeli wyników.

4.4. Tabela pomiarów i obliczeń

Zasilanie Próba zwarcia Próba biegu jałowego

U I PCu RT XT ZT U I PFe GT BT YT

GN

DN

4.5. Obliczenia:

Obliczyć parametry zastępcze badanego transformatora, wyniki zanotować w tabeli;

Sprawdzić, przeliczając przez przekładnię, czy wartości parametrów wyznaczone po

stronie GN odpowiadają (z dokładnością pomiarową) wyznaczonym po stronie DN;

Obliczyć rzeczywisty prąd zwarciowy po stronie GN i DN.

4.6. Sprawozdanie powinno zawierać:

wyniki pomiarów,

wyniki obliczeń zgodnie z punktem 4.5,

wnioski.

Literatura:

Poradnik inżyniera elektryka

1

Katedra Elektroenergetyki i Napędów Elektrycznych

Laboratorium Elektroenergetyki

Nazwa

ćwiczenia Badanie sieci promieniowej BSP

I - Wymagania teoretyczne.

metody obliczania strat i spadków napięć w sieciach promieniowych

obliczanie strat mocy czynnej i biernej w sieciach

dobór przekroju przewodów ze względu na spadek napięcia

II - Cel ćwiczenia.

Celem ćwiczenia jest określenie rozpływu prądów i mocy oraz spadków na-

pięcia w sieci promieniowej.

III - Przebieg ćwiczenia.

1- Wstęp.

Badaną linię zamodelowano w układzie 1-fazowym w postaci odcinków

linii.

Każdy z odcinków odwzorowano przy pomocy cewek indukcyjnych i konden-

satorów. Schemat zastępczy odcinka linii podano na rysunku nr 1.

Łącząc ze sobą poszczególne odcinki można zamodelować sieć o określonej

długości, z możliwością podłączania odbiorów w węzłach 1, 2 ....k. (rys.2).

2

Rys.1

Rys.2

2 - Pomiary.

Dla układu przedstawionego na rysunku 3 wykonać pomiary U, I, P w punkcie

zasilającym oraz w poszczególnych węzłach sieci.

Wyniki zestawić w tabeli.

Ia [A] = PA [W] = UA [V] =

Węzeł nr P0 [W] I0 [A] Pi [W] Ii [A] Ui [V]

1

2

......

k

3

Rys. 3

3 - Opracowanie wyników.

Na podstawie otrzymanych wyników sprawdzić bilans mocy czynnej;

P P Poi

i

k

i

i

k

11

IV - Zakres sprawozdania.

Sprawozdanie powinno zawierać:

schemat układu pomiarowego

tablicę pomiarów

bilans mocy czynnej

obliczenia napięć w poszczególnych węzłach sieci przy założeniu, że sieć

pra- cuje na poziomie napięcia 220V, impedancja każdego z odcinków linii

wy- nosi jak na rysunku 1 (pominąć gałąź poprzeczną), a w poszczególnych

odcin- kach sieci płyną prądy I1, I2 ....Ik .

Literatura:

R. Nowakowski - Wykłady

T. Kahl - „Sieci elektroenergetyczne”

1

Katedra Elektroenergetyki i Napędów Elektrycznych

Laboratorium Elektroenergetyki

Nazwa

ćwiczenia Kompensacja mocy biernej

KR

1. Wiadomości wstępne

W czasie przesyłu mocy czynnej i biernej przez linię elektroenergetyczną przepływający

prąd powoduje powstanie straty mocy czynnej oraz stratę i spadek napięcia (strata napięcia

nie będzie rozpatrywana w tym ćwiczeniu).

Stratę mocy czynnej P w linii elektroenergetycznej o parametrach R, X w czasie przesyłu

mocy P, Q można opisać następującym wzorem:

RU

QPP

2

22

lub w postaci prądowej:

RIIRIP bcz

222 33 .

Podobnie można zapisać wzory na spadek napięcia:

U

QXPRU

i w postaci prądowej

XIRIU bcz 3 .

2

Kompensacja równoległa polega na włączeniu równolegle z odbiornikiem baterii

kondensatorów o wypadkowej mocy biernej Qc. Kondensatory są odbiornikami mocy biernej

pojemnościowej a tym samym można je traktować jako wytwórcy mocy biernej indukcyjnej.

Po załączeniu baterii moc bierna indukcyjna zamiast być pobierana z systemu

elektroenergetycznego i przepływać przez linie zasilające zamyka się w obwodzie odbiornik –

kondensator. Powoduje to zmniejszenie spadku napięcia oraz strat mocy czynnej w linii.

Zależności te opisują poniższe wzory:

R

U

QQPP c

2

22 ,

U

XQQPRU c .

Następstwem jest polepszenie warunków napięciowych (podniesienie napięcia) na

odbiorniku oraz poprawę warunków ekonomicznych przesyłu mocy (należy pamiętać, że

wielkość mocy czynnej produkowanej przez elektrownie jest uzależniona od wartości

momentu napędowego na wale turbiny a ten z kolei zależy od ilości energii dostarczonej w

paliwie).

Jeśli moc baterii kondensatorów będzie za duża w stosunku do aktualnego

zapotrzebowania mocy biernej przez odbiorniki to może dojść do zjawiska

przekompensowania. Jeśli QQc to straty mocy czynnej zacznę znowu rosnąć. Natomiast

jeśli będzie spełniony warunek X

PRQQc to wystąpi ujemny spadek napięcia czyli

napięcie na końcu linii (na odbiorniku) będzie wyższe niż na początku. Jest to groźne

zjawisko z uwagi na izolację odbiorników.

2. Cel ćwiczenia

Celem ćwiczenia jest zapoznanie się ze zjawiskiem kompensacji równoległej oraz

doświadczalna weryfikacja wzorów opisujących stratę mocy czynnej oraz spadek napięcia w

linii przesyłowej.

3

3. Spis przyrządów i mierników

Model linii elektroenergetycznej,

Autotransformator (Imax = 5 A) – 2 szt.,

Dławik – 1 szt.,

Bateria kondensatorów (regulacja mocy biernej odbywa się poprzez zmianę napięcia za

pomocą autotransformatora – nie uwzględnione na schemacie) – 1 szt.,

Zestaw żarówek (odbiornik rezystancyjny),

Watomierz (220 V, 5 A) – 2 szt.,

Amperomierz (5 A) – 1 szt.,

Woltomierz (250 V) – 2 szt..

4. Przebieg ćwiczenia

Zmontować układ pomiarowy zgodnie z rysunkiem 1.

Rys. 1 Schemat układu pomiarowego

Za pomocą autotransformatora Atr ustawić napięcie wejściowe V1 na poziomie ok. 200 V. Za

pomocą autotransformatora do regulacji mocy baterii kondensatorów (nie zaznaczony na

schemacie) zmieniać moc bierną dostarczaną z baterii kondensatorów (w zakresie od 0 do 250

co 30 działek – nie przekraczać 3,5 A prądu płynącego przez model linii!). Wyniki zapisać w

tabeli wyników. Pomiary wykonać dla czterech różnych odbiorników. W miarę możliwości

zaobserwować zjawisko przekompensowania.

L. działek U1 P1 U2 P2 I P U cos

A

V

W

V

W***

*modellinii el-en

odb. R-L

bat.kond.

ATr1

1 2

2

4

Wykonać następujące obliczenia:

1

2

2

2

21

21

cos

P

P

S

P

UUU

PPP

Sporządzić wykresy następujących funkcji:

cos,,

.,cos,,

fUP

dzlfUP

5. Sprawozdanie powinno zawierać:

Tabelę pomiarów i obliczeń,

Wykresy,

Wnioski.

Literatura:

Poradnik inżyniera elektryka