При передачі енергії постійного струму по двухпроводной лінії має місце втрата (або падіння) напруги в лінії, а також втрата потужності.
втратою напруги # 916; U називається різниця між напругою на початку лінії U1 і напругою в кінці лінії U2 (напругою на затискачах приймача енергії - на навантаженні):
З іншого боку, втрата напруги # 916; U пропорційна току I в лінії і опору проводів лінії Rл:
Струм в лінії залежить від навантаження, яка визначається величиною опору r2 споживача, а також від опору проводів лінії Rл:
втрата потужності # 8710; P в проводах лінії є
Потужність P1 на початку лінії (потужність, що віддається джерелом харчування в лінію)
Корисна потужність (потужність приймача енергії)
зі зміною опору навантаження r2 не залишається постійною.
При холостому ході роботи лінії, тобто коли r2 = ∞, ток в лінії дорівнює нулю. Отже, потужність P2 також буде дорівнює нулю (див. (1.6)). Напруга U2 в кінці лінії в цьому режимі дорівнює напрузі U1 на початку лінії, так як відсутній падіння (втрата) напруги в лінії. Зі збільшенням навантаження (тобто при зменшенні сопротівленіяr2нагрузкі!) Буде збільшуватися струм I в лінії і втрата напруги. а напруга U2 в кінці лінії буде зменшуватися (ставатиме все менше і менше в порівнянні з U1).
Потужність P2 при цьому спочатку збільшується, а потім починає зменшуватися.
При короткому замиканні в кінці лінії, коли r2 = 0, струм в лініідостігает максимального значення Iкз. При цьому слід вважати, що внутрішній опір генератора, що живить лінію, дорівнює нулю
а напруга U2 на затискачах споживача падає до нуля. Потужність P2 при короткому замиканні також стає рівною нулю.
Щоб визначити, при якому значенні опору r2 споживача потужність P2 буде максимальною, необхідно взяти першу похідну по r2 від виразу для потужності P2 і прирівняти її до нуля, тобто
Отже, потужність, споживана навантаженням, буде максимальною тоді, коли опір приймача буде рівним опору проводів лінії.
Коефіцієнт корисної дії (ККД) # 951; лінії передачі енергії є відношення потужності на кінці лінії P2 до потужності P1 на вхідних затискачах лінії, тобто
тобто в цьому випадку половина енергії, що віддається годує генератором в лінію, витрачається на нагрівання лінії. Зазвичай лінії передачі працюють з ККД близько 0.9.
У даній роботі дослідження лінії передачі енергії виробляється на моделі, виготовленої з ніхромового дроту, розрахованої на граничний струм до 3A. Як навантажувальних опорів використовуються дротові реостати. Напруга постійного струму на початку лінії повинно бути не вище 30 B.