Презентация, доклад по теме: Исследование характеристик модели гидроэлектростанции постоянного тока

Сергей Васильевич,
учитель физики

КПД генератора постоянного тока от высоты падения воды
Исследовать зависимость мощности генератора постоянного тока от высоты падения воды

Актуальность:
В связи с большим количеством эксплуатируемых гидроэлектростанций важно уметь оценивать КПД, ЭДС и мощность генератора гидроэлектростанции на примере генератора постоянного тока

Практическая значимость:
а) знания исследованных зависимостей позволит улучшать характеристики гидроэлектростанции и конструировать более выгодные подобные технические устройства
Объект исследования:
Генератор постоянного тока в комплексе с рабочим колесом

на рабочее колесо
Задачи исследования:
Изучение принципа действия гидроэлектростанции
Изготовление исследовательской установки для проведения необходимых экспериментов
Проведение необходимых экспериментов для:
а) выяснения зависимости ЭДС генератора постоянного тока от высоты падения воды
б) выяснение зависимости КПД генератора постоянного тока от высоты падения воды
в) выяснение зависимости мощности генератора постоянного тока от высоты падения воды
Методы работы:
Наблюдение за работой гидроагрегата в процессе падения воды на рабочее колесо с разной высоты
Измерение характеристик необходимых для расчета КПД, ЭДС и мощности генератора при падении воды на рабочее колесо с разной высоты
Графическое представление исследуемых характеристик от высоты падения воды на рабочее колесо
Анализ и интерпретация полученных результатов

масс в русловых водотоках и приливных движениях.
Гидроэлектростанции обычно строят на реках, сооружая плотины и водохранилища.

Водяная мельница – гидротехническое сооружение, использующее гидроэнергию, получаемую с водяного колеса, движение которого выполняет полезную работу посредствам зубчатой передачи.

Краткая история использования потенциальной энергии воды, падающей с высоты

гидроэлектростанции с максимальной и минимальной высотой водовода. В моделях водохранилищем является двухлитровая пластиковая бутылка (2) с отрезанным дном и укреплённая на верхней части шланга-водовода (1). В горлышко бутылки вставлена специальная пробка со стержнем. С помощью стержня можно управлять подачей воды в водовод в период измерений. В бутылку помещается 1,5 кг воды.

шланга, нижний конец которого нависает над рабочим колесом (2), жёстко соединённым осью с генератором (3). Генератором является двигатель постоянного тока, так как это машина обратимая. К генератору подключено нагрузочное сопротивление (4) через миллиамперметр (5). Напряжение на нагрузке измеряется с помощью вольтметра (6).

постоянного тока. Под номером 1 представлен сам генератор постоянного тока, под номером 2 представлен миллиамперметр, под номером 3 представлен магазин сопротивления и под номером 4 – вольтметр.

На втором рисунке показана конструкция рабочего колеса. По соображениям простоты изготовления рабочее колесо сделано по типу мельничного.

водовода закономерно уменьшается, так как на меньшей высоте вода обладает меньшей потенциальной энергией. Поэтому на рабочее колесо приходит меньшая кинетическая энергия, и вода падает на него с меньшей скоростью. С меньшей скоростью раскручивается ротор генератора, что приводит к появлению меньшей ЭДС из-за меньшей скорости изменения потока магнитной индукции, проходящего через обмотки ротора. Отступление от правила наблюдается при падении воды с высоты 1,5 метра из-за разбрызгивания воды мимо рабочего колеса

Объяснение зависимости КПД от высоты падения воды

При падении воды с достаточно большой высоты происходило сильное разбрызгивание струи, что существенно уменьшало КПД модели гидрогенератора. При некотором значении высоты падения воды наблюдается резкий рост КПД по причине стабильности попадания водяного потока в лопатки рабочего колеса. В дальнейшем по мере уменьшения высоты падения воды закономерно уменьшался КПД электроустановки, так как все меньшее количество потенциальной энергии воды превращалось в кинетическую энергию рабочего колеса по сравнению с потерями энергии по разным причинам и, соответственно, в электрическую энергию генератора.

достаточно высоких водоводов, происходило приблизительно одинаковое разбрызгивание струи воды (попадание мимо лопастей рабочего колеса), наблюдалось приблизительная стабильность мощности станции. По мере уменьшения высоты водовода от 1 метра до 0,5 метра стабильно наблюдается падение мощности станции, так как потенциальная энергия падающей воды уменьшается.

Заключение

Исследования модели гидроэлектростанции показали, что основные ожидаемые параметры станции выполняются. Маленькое значение КПД станции объясняется тем, что очень малая потенциальная энергия падающей воды превращается в электрическую энергию. Это происходит по причине использования простейшего рабочего колеса и в качестве генератора двигателя постоянного тока. Их конструкции не позволяют получить лучший результат. В рабочем колесе много воды проходит мимо лопастей, а в генераторе вращающаяся часть – ротор, слабо охватывается магнитным полем постоянных магнитов.