Что такое опн в электрике: Особенности конструкции и работы ограничителей перенапряжения (ОПН)

Особенности конструкции и работы ограничителей перенапряжения (ОПН)

Расшифруем понятие ОПН в энергетике (электрике) – ограничитель напряжения нелинейный. Это электрический аппарат, предназначенный для защиты от грозовых и коммутационных перенапряжений изоляции электроустановок в сетях низкого и высокого напряжения.

Буква Н в аббревиатуре ОПН означает нелинейный, а не напряжение.

Устройство опн

Нелинейным в устройстве ОПНа является сопротивление – переменное сопротивление (варистор).

Его переменность важна при изменении токов и видна на вольтамперной характеристике о-пэ-эн-а.

Сопротивления выпускаются в виде дисков, которые состоят из металлооксидной керамики. Они соединяются последовательно и параллельно внутри изоляционного корпуса, в зависимости от класса напряжения и пропускной способности ОПН.

Для каждого ОПН важно, чтобы все сопротивления имели одинаковые вольтамперные характеристики. В обратном случае, отдельные сопротивления будут нагреваться сильнее, что будет приводить к разрушениям самих сопротивлений и всего ОПН в целом.

Нелинейные сопротивления располагаются внутри корпуса из изоляции. Раньше для изоляции использовали фарфор, керамику. В настоящее время можно встретить ОПН, внешняя изоляции которых выполнена из полимерного изоляционного материала.

Наружная изоляция выполнена сложной формы, количество и форма ребер определяется требованием пути утечки внешней изоляции. Сама характеристика пути утечки определяет минимальный размеры ОПН.

Важной характеристикой состояния изоляции является чистота ОПНа, поэтому важно очищать его от пыли, грязи, так как эти факторы портят прочность внешней изоляции.

Внутренняя изоляции более мощная и прочная, чем внешняя.

Кроме сопротивлений и изоляции, в состав аппарата входят выводы подключения. Ограничитель подключается между фазой и землей.

опн обозначение на схеме

Ниже рассмотрим как выглядит ОПН на однолинейной схеме. Переменный резистор, который обозначается FV, как и разрядник.

Как работает опн

Принцип действия ОПН в снижении перенапряжения, за счет поглощения варисторами броска тока, выделяемого при уменьшении их сопротивления при возникновении перенапряжения. Путано написал, но думаю сейчас более подробно разберемся и станет доступнее.

Для понимания принципа работы ОПН рассмотрим обобщенную вольт-амперную характеристику переменного резистора.

Условно её можно разделить на три зоны по оси икс – зона малых токов, зона средних токов и зона высоких токов. По оси игрик также можно разбить на зону рабочего напряжения, зону низкого напряжения и зону перенапряжений.

На каждом из этих участков сопротивление ведет себя по-разному. В первой зоне ОПН находится в рабочем состоянии, сопротивление резисторов велико и по ОПНу течет малый ток.

При возникновении перенапряжения варистор переходит на участок 2 своей ВАХ. Перенапряжение создает импульс тока на ОПН, резисторы переходят в проводящее состояние, поглощают импульс тока и рассеивают его тепловой энергией.

За счет отведенного импульса тока перенапряжение уменьшается и резистор возвращается в зону 1. Аналогично и в зоне 3, но там перегиб кривой еще больше и бросок тока становится еще сильнее.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Самое популярное

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН)

1. Назначение и принцип действия ОПН
2. Обозначение ОПН на схемах. Принципиальные схемы подключения
3. ОПН типа КР, РТ, РВ, РК
4. Конструкция ОПН
5. Выбор ОПН
6. Технические характеристики ОПН
7. Внешний вид и размеры ОПН 6-750 кВ
8. ГОСТы ОПН

1. Назначение и принцип действия ОПН

Ограничители перенапряжения нелинейные (ОПН) – это широко распространенные в промышленности высоковольтные аппараты, применяемые в сетях среднего и высокого классов напряжения переменного тока. Нелинейные ограничители защищают изоляцию электрооборудования подстанции и электрических сетей от скачков коммутационных и атмосферных перенапряжений.

Ограничители предназначены для эксплуатации при температуре от – 60°С до + 45°С (для внутренней установки максимальная температура + 55°С) и до 1000 метров над уровнем моря.

Защитная функция ОПН состоит в том, что при номинальной работе электроустановки ток, ограничитель перенапряжения пропускает ничтожно малый – доли миллиампера. Если происходит импульсный скачек напряжения, сопротивление ограничителя мгновенно падает до единиц Ом, варисторы при этом переходят в проводящее состояние и ограничивают дальнейшее нарастание перенапряжения, преобразовывая энергию импульса в тепловую энергию, которая рассеивается в окружающую среду. Ограничитель возвращается вновь в непроводящее состояние после окончания волны перенапряжения. ОПН может эффективно ограничивать высокочастотные скачки перенапряжения за счет мгновенного перехода в проводящее состояние.

 

Рисунок 1 – График изменения напряжения на оборудовании и тока через ОПН при воздействии перенапряжений.

2. Обозначение ОПН на схемах. Принципиальные схемы подключения

Стандартное графическое обозначение элемента схемы ОПН приведено на рисунке 2.

Рисунок 2 – Графическое обозначение ОПН

Рисунок 3 – Схема подключения ОПН для защиты промышленных и жилых потребителей.

Рисунок 4 – Защита РУ 10 кВ от набегающих грозовых волн с ВЛ напряжением 10 кВ на деревянных опорах.

3. ОПН типа КР, РТ, РВ, РК

ОПН–КР предназначены для защиты электрооборудования в сетях от 6 до 10 кВ. Рекомендуются для защиты трансформаторов и двигателей.

ОПН-РТ рекомендованы для защиты ответственного электрооборудования в сетях от 3 до 10 кВ при частых воздействиях перенапряжений. Используются для защиты трансформаторов электродуговых печей, электрических генераторов и др.

ОПН-РВ рекомендуются для применения вместо вентильных разрядников серии РВО. Ограничители типа ОПН-РВ не требуют проведения предварительных расчетов, так как отстроены от перенапряжений при однофазных дуговых замыканиях.

ОПН-РК предназначены для эксплуатации в районах 1-3 степени загрязнения атмосферы, применяются в сетях 35-110 кВ. Разработаны специально для защиты изоляции нейтрали трансформаторов 110 кВ.

4. Конструкция ОПН

Ограничители типов КР, РТ и РВ представляют собой высоковольтные аппараты, состоящие из последовательно соединенных варисторов, размещенных внутри изоляционного корпуса.

Безопасное нахождение ОПН под напряжением обеспечивает высоко-нелинейная вольтамперная характеристика варисторов. При изготовлении ограничителей классов напряжения 3-10кВ, колонка резисторов находится между металлическими электродами и запрессовывается в оболочку из особого атмосфероустойчивого полимера.
Ограничители типа РК состоят из блоков варисторов соединенных последовательно, находящихся внутри покрышки. Покрышка состоит из стеклопластикового цилиндра.

5. Выбор ОПН

При выборе ОПН для конкретного случая, необходимо применять официальные рекомендации международных стандартов или методические указания (МЭК 60099-5).
Параметры ограничителя выбирают исходя из назначения, места установки, необходимого уровня ограничения перенапряжений, схемы сети и ее параметров (способа заземления нейтрали, максимального рабочего напряжения сети, степени компенсации емкостного тока на землю и его величины и т.д.).

По назначению ограничители применяют для защиты оборудования от грозовых и коммутационных перенапряжений. Места для установки, а так же расстояния от защищаемого оборудования до ограничителей должны соответствовать требованиям «Правил устройства электроустановок», раздел 4 седьмое издание ПУЭ.

6. Технические характеристики ОПН

Таблица 1 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 6 – 10кВ (ОПН-КР/TEL–X/X УХЛ1(2)10/11.5)

Наименование параметров	6/6.0	6/6.9	10/10.5	10/11.5	10/12
Класс напряжения сети, кВ	6	6	10	10	10
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ	6.0	6.9	10.5	11.5	12.0
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА	10	10	10	10	10
Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:
– при коммутационном импульсе тока
125 А 30/60мкс	14. 3	16.2	24.8	26.9	29.7
250 А 30/60мкс	14.6	16.5	25.4	27.6	30.4
500 А 30/60мкс	15.0	17.5	26.1	28.3	31.3
– при грозовом импульсе тока
5000 А, 8/20мкс	17.7	20.0	30.7	33.3	36.9
10000 А, 8/20мкс	19.0	21.5	33.0	35.8	39.6
20000 А, 8/20мкс	21.2	24.0	36.7	39.9	44.1
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс	21.3	24.1	36. 9	40.1	44.3
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:
амплитуда	0.6	0.6	0.6	0.6	0.6
действующее значение	0.45	0.45	0.45	0.45	0.45
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее	3.6	3.6	3.6	3.6	3.6
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА	100	100	100	100	100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА	16	16	16	16	16
Максимальное изгибающее усилие, Н	305	305	305	305	305

Характеристики ОПН представленные на рисунках 5 и 6 получены для ограничителей производителя TEL.
Характеристика «напряжение-время» ограничителей 6 – 10кВ типа ОПН–КР при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 5.

Рисунок 5 – Характеристика «напряжение–время»: 1 – с предварительным нагружением 3.6 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного нагружения энергией.

Таблица 2 – Технические характеристики ограничителей типа ОПН 35 – 110 – 220 кВ (ОПН/TEL–X/X–550 УХЛ1)

Наименование параметров	35/40.5	110/78	110/84	220/146	220/156	220/168
Класс напряжения сети, кВ	35	110	110	220	220	220
Наибольшее длительно допустимое рабочее напряжение Uнд; кВ	40.5	78	84	146	156	168
Номинальный разрядный ток 8/20 мкс, Iн; кА	10	10	10	10	10	10
Остаточное напряжение Uост; кВ; не более:
– при коммутационном импульсе тока
125 А 30/60мкс	93	178	191	334	356	386
250 А 30/60мкс	98	188	202	352	376	404
500 А 30/60мкс	101	192	207	362	384	414
– при грозовом импульсе тока
5000 А, 8/20мкс	119	230	247	428	460	494
10000 А, 8/20мкс	130	250	269	468	500	538
20000 А, 8/20мкс	146	295	301	524	560	602
при крутом импульсе тока 10000А, 1/10мкс	153	295	317	552	590	634
Емкостный ток проводимости Iс, мА, не более:
амплитуда	0. 9	0.9	0.9	0.9	0.9	0.9
действующее значение	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7	0.7
Удельная энергия ОПН, кДж/кВ Uнд, не менее	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5	5.5
Максимальная амплитуда импульса тока 4/10мкс, кА	100	100	100	100	100	100
Взрывобезопасный ток при коротком замыкании Iкз, кА	30	30	30	30	30	30
Максимальное изгибающее усилие, Н	580	600	600	640	640	640

Характеристика «напряжение–время» ограничителей 35 – 220кВ типа ОПН–35,110,220 при образовании квазистационарных перенапряжений показана на рисунке – 6 .

Рисунок 6 – Характеристика «напряжение–время»: 1 — с предварительным рассеиванием энергии 5.5 кДж/кВ Uнд; 2 — без предварительного рассеивания энергии

7. Внешний вид и размеры ОПН 6-750кВ

Ограничители подвесного исполнения на классы напряжения 6-35кВ приведены на рисунке 7.

Рисунок 7 – ОПН подвесного исполнения: а) ОПН 6кВ; б) ОПН 10кВ; в) ОПН 35кВ

 
Внешний вид и размеры ОПН 110-220кВ подвесного исполнения представлены на рисунке 8.

Рисунок 8 – ОПН подвесного исполнения: а) ОПН 110кВ; б) ОПН 220кВ

Внешний вид и размеры ОПН 330-750кВ представлены на рисунках 9 и 10.

Рисунок 9 – а) ОПН 330кВ; б) ОПН 500кВ

Рисунок 10 – ОПН 750кВ

8. ГОСТы ОПН

1. ГОСТ Р 52725-2007. Ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока напряжением от 3 до 750 кВ. Общие технические условия.

2. ГОСТ Р 53735.5-2009 Разрядники вентильные и ограничители перенапряжений нелинейные для электроустановок переменного тока на напряжение от 3 до 750 кВ. Часть 5. Рекомендации по выбору и применению.

3. ГОСТ 34204-2017 Ограничители перенапряжений нелинейные для тяговой сети железных дорог. Общие технические условия.

4. Правила устройства электроустановок.

назначение, принцип работы и конструкция

Возникновение аварийных ситуаций при эксплуатации электрических сетей и оборудования в большинстве ситуаций вызываются импульсными скачками напряжения в результате замыкания линий, воздействия атмосферного электричества, ошибок при коммутационных переключениях. Для исключения подобного применяются ОПН.

Аббревиатура ОПН расшифровывается как ограничитель перенапряжения. Данные устройства предназначены для защиты линий и оборудования в ситуациях, когда по той или иной причине нагрузка возрастает в разы, с опасностью возникновения аварии. Рассмотрим особенности конструктивного устройства данных элементов, применяемые разновидности и их технические характеристики, прочие сопутствующие моменты.

ОПН

Конструкция

ОПН представляет собой полупроводниковый элемент, отличающийся нелинейным значением сопротивления. Он выполнен в виде вилитовых дисков, в качестве материала которого используется оксид цинка с добавлением различных примесей.

Указанные диски снабжены защитным покрытием, с электрическими выводами на концах. На один из контактов подаётся напряжение, второй выводится на землю.

ОПН состоит из следующих конструктивных элементов:

• электрода,
• полиамидного корпуса,
• термоусадочной трубки,
• варистора,
• силиконовой оболочки.

Конструкция ОПН до 1000 ВКонструкция ОПН выше 1000 В

Принцип действия

В основу принципа действия данного элемента заложена нелинейная характеристика сопротивления. При штатных характеристиках напряжения, его величина близка к нулю, поэтому цепь не замыкается через указанный прибор.

При резком возрастании напряжения, одновременно увеличивается сопротивление. В результате ток проходит через ОПН, замыкаясь на землю. Таким способом обеспечивается выполнение защитной функции.

Виды

В связи с большим разнообразием выполняемых функций, ОНП классифицируют по следующим показателям:

Структура условного обозначение ОПН

Может использоваться комбинация нескольких устройств, с выполнением ступенчатой защиты.

Обозначение ОПН и разрядников на схема

Материал

В зависимости от применённого материала защитной рубашки, защита может производиться посредством следующих видов устройств:

1. Фарфоровых – наиболее распространённая разновидность. Керамика устойчива к ультрафиолетовому излучению, поэтому может свободно применяться на открытых установках. Благодаря большой механической прочности, такие элементы могут одновременно выполнять роль опорной конструкции. К недостаткам следует отнести большой вес и хрупкость, что грозит травмами персонала при разлёте осколков в результате разрушения элемента.
2. Полимерных – в качестве материала наружного покрытия используется каучук, винил и другие искусственные составы. Данные устройства не поддаются воздействию влаги, обладают меньшим весом и хорошими диэлектрическими свойствами, способны выдерживать значительные механические воздействия, но накапливают на поверхности атмосферную влагу и плохо реагируют на солнечный свет.
3. Одноколонковых – в виде полупроводникового элемента с нелинейными характеристиками напряжения, с количеством дисков, в зависимости от категории оборудования.
4. Многоколонковых – используются на высоковольтном оборудовании и состоят из нескольких компонентов, объединённых в единый узел. Отличаются повышенной надёжностью и способностью реагировать на различные характеристики нагрузки.

Выбор вида ОПН зависит от параметров оборудования и условий его эксплуатации.

Технические характеристики

Конкретная модель отличается следующими техническими характеристиками:

• временем срабатывания – в зависимости от скорости реакции на перепад напряжения;
• рабочим напряжением – значением данной величины, при которой элемент способен функционировать без разрушения на определённый временной промежуток;
• номинальным повышенным напряжением – величиной, которую изделие способно выдержать в течение 10 секунд;
• током утечки – от воздействия напряжения на ОПН и зависит от омического сопротивления элемента. Значение указанной характеристики – в сотых или тысячных долях ампер, перетекающих по защитному покрытию и полупроводниковому элементу;
• разрядным током – значение при импульсном скачке напряжения;
• устойчивостью к току волны перенапряжения – способностью не подвергаться разрушению при воздействии повышенного напряжения.

ОПН стандартизированы по величине указанных характеристик.

Применение и требования к эксплуатации

Указанные защитные устройства широко применяются для защиты линий электропередач, различных электроустановок промышленного назначения, трансформаторных подстанций, распределительных узлов. В быту ОПН используются для защиты вводных распределительных щитков или оборудования высокой ценности.

ОПН должны эксплуатироваться, согласно требованиям действующих правил и нормативов. Подбор устройств производится, исходя из особенностей эксплуатации и характеристик оборудования.

Техническое обслуживание

Данные ограничители не предусматривают разового применения и способны многократно выполнять свою защитную функцию, сбрасывая напряжение на заземлённую шину. Но в процессе эксплуатации элементы могут частично утрачивать рабочие характеристики, вплоть до полной негодности устройств.

Чтобы избежать внепланового выхода элементов из строя, в ходе эксплуатации они должны подвергаться плановым проверка и техническому обслуживанию, с контролем следующих параметров:

• сопротивления – замеряется мегомметром, не реже 1 раза в каждые 6 лет;
• тока проводимости – необходимость его проверки возникает при снижении отмеченной выше характеристики;
• пробивного напряжения и герметичности – проводится перед пуском в работу новых устройств или в случае проведения заводского восстановительного ремонта;
• тепловизионных измерений – по регламенту изготовителя и составленному на предприятии графику профилактических работ.

Также элементы осматриваются на предмет наличия внешних дефектов в виде подгораний, скопления пыли и загрязнений, разрушения изоляционного покрытия.

Использование ОПН позволяет обеспечить штатную работу электрического оборудования, исключив опасность его повреждения при резких скачках напряжения. Но указанные ограничители должны правильно выбираться и проходить регламентированное обслуживание, для их сохранности и продления срока службы.

ОПС-1: схема подключения, расшифровка электрика

Ограничитель импульсных перенапряжений — устройство, призванное защитить внутренние распределительные электроцепи зданий от грозовых всплесков и импульсных перенапряжений. К примеру, ограничитель способен защитить сети от молниевых ударов, сетевых бросков напряжения и прочего. Какие имеет ОПС-1 технические характеристики? Как выглядит схема подключения у ограничителя импульсных перенапряжений ОПС1? Об этом и другом далее.

Технические характеристики ОПС-1

ОПС-1 — серия коммутационных ограничителей импульсных перенапряжений, которые защищают сети от вредоносных импульсов. В конструктивном плане имеют стандартные модули с 18 миллиметровой шириной под установку на монтажный тип рейки. Содержат твердотельные композитные варисторы из карбидового цинка и механизмы, отвечающие за визуальный контроль изнашиваемости варистора и аварийного предохранителя. Благодаря карбиду цинка снижают сопротивление в 1000 раз во время появления на сменном модуле напряжения, значение которого превышает предельно допустимое.

ОПС 1

Каждый ОПС-1 имеет количество модулей от 1 до 4 штук в однофазной и трехфазной сети. Есть класс, номинальное напряжение, рабочее протекторное напряжение (500-1000 вольт), номинальное количество тока ограничителя (5-10 ампер), ток, который разрядник принимает при атмосферном разряде (40-65 килоампер) и напряжение, до которого уменьшается значение при разрыве (от 0,25 до 1,2 киловатт).

Обратите внимание! Бывает четыре класса защиты. Первый класс устройств не применяется в бытовых установках, а нужен только для того, чтобы защитить линию электрической передачи. Второй класс используется, чтобы защитить высоковольтные скачки напряжения, которые вызваны ударом молнии к линии электрической передачи.

Третий класс нужен, чтобы защищать от перенапряжений с низкими сетевыми значениями. Защитные устройства ставятся в бытовом распределительном устройстве. Четвертый класс используется, чтобы защищать электрические устройства, которые чувствительны к импульсным помехам и всплескам в однофазной сети. Они монтируются в распределительном типе щитка, за розеткой в электрокоробке или около защищаемого устройства.

Технические характеристики

Расшифровка аббревиатуры и базовый принцип работы

Расшифровывается ОПС-1 в электрике как ограничитель перенапряжений системы. Работает устройство просто. Выступает часто как пожарная сигнализация.

Аббревиатурная расшифровка

Главный элемент агрегата — это варистор, являющийся специальным проводником в электрике. Пропускает электрический ток через себя, который многократно возрос, по сравнению с номинальным напряжением. В итоге нагрузка шунтируется, преобразовывается и рассеивается. Создается тепловая энергия или нагревание корпуса. В большинстве случаев есть окно, благодаря которому можно осуществить визуальное определение работоспособности варистора. Также это устройство имеет предохранитель, нацеленный на защиту оборудования от действия сверхтоков.

Базовый принцип работы

Обозначение на принципиальных схемах

Основные символы, которые используются в случае обозначения разрядных устройств от сверхтоков, представлены в следующем изображении. Первое условное обозначение — общий разрядник, второе — трубчатый разрядник, третье — вентильный и магнитовентильный разрядник, а последнее — ограничитель перенапряжения.

Обозначение на принципиальной схеме

Безопасность и эффективность ограничителя

Каждым производителем рекомендуется использование дополнительного предохранителя для защиты сети при повреждении разрядного устройства и при коротком замыкании фазового провода. В бытовых установках дополнительный предохранитель не нужен, поскольку защита от сверхтока происходит благодаря одному прерывателю или предохранителю. Один аппарат способен защитить сеть от перебоев.

 

Эффективность ограничителя

Схемы подключения

На примере ниже показано осуществление правильного зонального подключения ограничителя перенапряжения. Подобная схема весьма эффективна. Именно концепция трехступенчательной защиты, где размещается устройство внутри помещения, чрезвычайно популярна на практике. При этом для каждой зоны ставится соответствующий ограничительный класс.

Следует обратить внимание! При установке оборудования необходимо соблюдать приличное расстояние между устройствами. Они должны быть приближены друг к другу примерно на 10 метров. Этот момент указывает каждая опс 1 схема подключения.

Схема подключения

В целом, ОПС-1 — устройство защиты от импульсных перенапряжений, созданное для защиты электрической цепи от возникающих кратковременно напряжений между фазой и землей. Появляются импульсные перенапряжения как внутри сети, так и вне ее. ОПС-1 расшифровывается как ограничитель импульсов и имеет свой базовый принцип работы. Условно обозначается на принципиальной схеме прямоугольником. Представлен по разному в схемах подключения.

Словарь Мультитран

Англо-русский форум   АнглийскийНемецкийФранцузскийИспанскийИтальянскийНидерландскийЭстонскийЛатышскийАфрикаансЭсперантоКалмыцкий ⚡ Правила форума
		✎ Создать тему | Личное сообщение	Имя	Дата
21	02.2021 15:09:31″>228	Организационная структура компании	myshambhala	25.02.2021	11:46
6	35	Designated country и nondesignated country.	Frina	28.02.2021	12:20
	2	net awards of negotiated prime contracts and subcontracts	Frina	28.02.2021	15:05
9	197	Закрепить Материал	Valentina1992	25.02.2021	16:35
3	02.2021 0:22:23″>54	proceedings	Bill Board1	27.02.2021	19:40
10	116	The approval of past activities	BonaFide	24.02.2021	22:59
8	207	Lemmy Kilmister last interview	fukenist	22.02.2021	8:21
4	89	up to 12 digits	Frina	26.02.2021	19:36
	41	Перевод “the push towards”	Nick1964	27. 02.2021	16:32
8	68	Sudan Accountability and Divestment Act of 2007	Frina	26.02.2021	15:56
1	37	Claim of privilege и Privilege assertion	Ani24	26.02.2021	16:26
16	282	Ошибки в словаре	4uzhoj	23.02.2021	13:36
3	75	raw assay	skotch22	25. 02.2021	22:57
6	75	Covered DoD official	Frina	26.02.2021	22:02
2	41	mill leach circuits	skotch22	26.02.2021	23:38
5	72	Covered telecommunications equipment or services	Frina	25.02.2021	22:31
13	166	Default charges	Alexgrus	24. 02.2021	22:31
1	62	straight loom take-up	amateur-1	25.02.2021	19:40
8	169	решать в уме	promo	26.02.2021	3:44
3	53	Counsel’s clerk	Ani24	26.02.2021	12:38
4	114	Нефтегаз	dossoulle	26.02.2021	10:31
02.2021 11:29:00″>2	59	Offerer	Frina	26.02.2021	11:20
1	71	Нефтепромысловое оборудование – ОКО – обвязка колонн обсадных	Val1980	26.02.2021	11:04
547	16231	Проблемы в работе нового сайта  | 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 все	4uzhoj	15.05.2019	11:05
3	90	Ch	adelaida	25.02.2021	17:09
02.2021 18:03:53″>38	311	allows the student to build on, encourage, inspire	Doomfist	24.02.2021	14:19
4	104	2 off moto vibrators	baletnica	25.02.2021	9:27
5	100	on deck – применительно к кинологическому спорту	marisha27sh	22.02.2021	14:43
7	102	open with free blood flow	Svetozar	24.02.2021	14:00
02.2021 18:42:01″>7	97	problems are not defined as problems but rather as broad characterizations or caricatures	lavazza	24.02.2021	11:14

Ограничитель импульсных перенапряжений: принцип работы, схемы подключения

В промышленных и бытовых электрических сетях устанавливается оборудование, которое работает в заданных пределах силы тока и напряжения. Однако на питающих трансформаторных подстанциях, мощных силовых электродвигателях приходится периодически менять режимы работы. Переходной процесс характеризуется резким импульсным повышением электрических параметров сети. Наиболее опасными являются атмосферные разряды в виде молний, где импульсный скачок перенапряжения достигает критической величины способной вывести из строя электрическое оборудование. Для предотвращения таких аварийных ситуаций используется ограничитель импульсных напряжений.

Принцип работы

В импульсных переходных процессах изменение напряжения происходит значительно быстрее, чем силы тока. Поэтому классические всем известные защитные автоматы по току здесь будут неэффективны. Наличие в составе ограничителя с полупроводниковым элементом, имеющим нелинейную вольтамперную характеристику, обеспечивает приборы электрической сети защитой от высокого импульса напряжения.

Как видно из графика, при номинальном значении напряжения сопротивление полупроводника (его называют варистором) достаточно большое и ток, проходящий через него практически нулевой (зона 1). При действии на варистор высоковольтных импульсов (зона 2) сопротивление его резко уменьшается, приближаясь к почти нулевому значению (зона 3). В таком варианте варистор ограничителя будет выступать в качестве шунтирующего соединения воспринимающего на себя всю токовую нагрузку, которая направляется на заземляющий контур.

Конструкция

Кроме основного элемента — варистора с нелинейными характеристиками, ограничитель перенапряжения отличает специальный корпус из фарфора или полимера. Сам варистор изготавливается в большинстве случаев из вилитовых дисков (из особого керамического состава с основой в виде оксидов цинка со специальными добавками). Диски покрываются изолирующей обмазкой и устанавливаются в корпусе.

В зависимости от условий эксплуатации ограничители перенапряжения могут иметь различные исполнения.

• Для установки на линиях электропередач и защиты оборудования на промышленных объектах.
• Защита от пиковых импульсов бытового оборудования дома или квартиры обеспечивается компактными, с привлекательным дизайном устройствами.

На изображении цифрами обозначены следующие конструктивные элементы:

• 1 — корпус;
• 2 — предохранитель, срабатывающий после прохождения импульса напряжения, с параметрами силы тока короткого замыкания;
• 3 — варисторный модуль, легко сменяемый без отключения базового элемента;
• 4 — индикатор, показывающий текущий ресурс работы устройства;
• 5 — насечки на контактных зажимах, увеличивающие плотность и площадь соприкосновения с целью предотвращения оплавления проводов в результате нагрева.

Технические характеристики

Помимо конструктивного исполнения не менее важным фактором при выборе необходимого ограничителя (импульсных) перенапряжений (ОПН) служат его следующие основные технические параметры.

• Максимальное рабочее напряжение, которое действует на ОПН неограниченно долго, не нарушая его работоспособности.
• Максимальное напряжение, действующее на ОПН в течение заданного производителем времени не вызывая в нем никаких повреждений.
• При приложении к концам ОПН рабочего напряжения измеряется ток, проходящий через изоляцию. Этот параметр называется током утечки. Величина его в исправном состоянии ограничителя стремится к нулю.
• Разрядный ток — его величина определяет принадлежность ограничителя перенапряжения в защите от различных факторов вызывающих скачок напряжения: грозовые, электромагнитные, коммутационные.
• Способность выдерживать работу в аварийном режиме сохраняя целостность всех конструктивных элементов.

Виды

Классификация ограничителей (импульсных) перенапряжений определяется государственными стандартами. В нормативных документах обозначаются основные требования к устройствам защиты в зависимости от характера источника. Различаются следующие группы защиты от перенапряжения:

• от замыканий на высокой стороне низковольтных сетей;
• от воздействия грозовых разрядов и скачков напряжений, вызванных переключением промышленных электроустановок;
• от возможных перенапряжений, вызванных электромагнитными факторами.

В зависимости от принадлежности к конкретному виду решаемого вопроса ограничители импульсных перенапряжений могут отличаться друг от друга такими параметрами.

• Класс напряжения. Ограничители защищают цепи рабочее напряжение которых варьируется от меньше, чем 1 кВольт до значительно больших значений. Существуют, например, ОПН на классы напряжения 0.38 кВольт и 0.66 кВольт, ОПН на классы напряжения 3, 6, 10 кВольт и другие.
• Материал изоляционной рубашки. Наибольшее распространение получили фарфор и полимеры.

Керамические ОПН обладают хорошей устойчивостью к солнечному свету, имеют достаточную механическую прочность, что расширяет возможности эксплуатации в разных условиях. Ограничивают применение лишь большие весовые характеристики и характер распространения осколков при разрыве с точки зрения безопасности.

Полимерные ОПН успешно конкурируют с фарфоровыми. При многократно меньших весовых характеристиках и практически безопасным в случае разрушения избыточным давлением, они нисколько не уступают по диэлектрическим свойствам. К недостаткам относится способность к покрытию поверхности пылью, что повышает ток утечки и вызывает пробой изоляции. В эксплуатации они больше подвержены влиянию солнечной радиации и колебаниям температур внешней среды, чем фарфоровые ограничители (импульсных) перенапряжений.

• Класс защищенности. От герметичного изготовления корпуса ОПН зависит возможность его установки на открытом воздухе или внутри помещения, что собственно определяет этот показатель.
• Одноколонковые ОПН. Состоят из одного модульного блока варисторов с различным набором дисков из защитного полупроводникового элемента, рассчитанных на все классы напряжений.
• Многоколонковые ОПН. Состоят из нескольких модульных блоков. Отличаются большей надежностью, чем одноколонковые конструкции.

Что означает аббревиатура УЗИП

УЗИП расшифровывается, как устройство защиты от импульсных перенапряжений. В перечень входящих в УЗИП приборов кроме ограничителей перенапряжения входят уже устаревающие вентильные и искровые разрядники. Последние применяются в сетях высокого напряжения (ЛЭП).

Применение в качестве материала варисторов полупроводников, позволило сделать габариты УЗИП настолько компактными, что стало возможным применение в качестве защиты от импульса напряжения в частных домах и квартирах.

Как подключить УЗИПы в домашних условиях

Правила устройства энергоустановок регламентируют обязательную установку УЗИП в домах, где электроснабжение производится проводами воздушных линий и с относительно длительным периодом наличия гроз. На рынке присутствует большое количество моделей УЗИП таких, например, как ограничители импульсных напряжений ОИН  1, ОПС 1, ОПН — РВ и много других, габариты которых позволяют разместить их во вводном щитке электроснабжения частного дома.

Электроснабжение дома может быть организовано по однофазной или трехфазной схемах. Различными могут быть и организация системы заземления домашней электросети.

На представленном ниже изображении — схема подключения УЗИП в однофазную электрическую схему. Система заземления с двумя нулевыми проводами: один выступает в качестве нейтрального проводника соединенного с землей, а второй используется как защитный провод.

В схеме:

• фаза — обозначена черным проводом;
• нулевой — обозначен синим проводом;
• зеленый — защитный заземляющий провод.

На следующем изображении представлена схема подключения УЗИП в трехфазную электрическую схему. Конструкция устройства защиты и счетчика выполнены для трехфазной сети. Заземление оборудовано по тому же принципу, что и в примере с подключением в однофазную цепь.

В схеме:

• черный провод — первая из трех фаз;
• красный провод — вторая из трех фаз;
• коричневый — третья фаза;
• синий — нулевой заземляющий провод;
• зеленый — защитный провод заземления.

Рекомендации по монтажу

Если следовать рекомендациям по установке и подключению ограничителя импульсных перенапряжений, устройство будет гарантировать безопасную работу бытового оборудования.

• Важно иметь очень надежное заземление. Защита с ненадежным контуром заземления даже при не очень большом скачке импульса напряжения приведет к аварийной ситуации в виде сгоревших электроприборов и самого щитка.
• Необходимо соблюдать соответствие класса защищенности УЗИП с местом установки щитка. Если щиток находится на улице, а устройство предназначено для работы в помещении то в лучшем случае оно выйдет из строя, в худшем нанесет вред домашней электросети.
• Для обеспечение надежной защиты в некоторых случаях требуется установка УЗИП разных классов защищенности.
• Не всякое защитное устройство подходит к конкретному виду заземления домашней электросети. Следует внимательно изучить техническую документацию приобретаемого устройства, чтобы не выбрасывать на ветер деньги на достаточно дорогое устройство.
• Важно правильно подключить схему, без нарушений. В случае отсутствия навыков электрика не стоит браться за работу. Квалифицированный специалист выполнит ее правильно, без особых затруднений.

Удары молнии, обрывы линий электропередач или аварии на трансформаторных подстанциях предсказать невозможно. Установка ОПН защитит от непредвиденных неприятностей.

Видео по теме

принцип действия, классификация и область применения

Не только производственное, офисное, но и домашнее электрооборудование постоянно находится под угрозой поломок, а то и полного выхода из строя. Причинами тому могут быть как грозовые разряды, так и сбои на линиях передач и в работе трансформаторных станций, провоцирующие резкие скачки напряжения. С защитой от подобных проблем успешно справляются, благодаря принципу действия ОПН.

От разрядников к ограничителям

Электросети — это не только линии высоковольтных передач. В широком смысле в систему входит множество оборудования, установок, приспособлений, к ней подключены промышленные и обычные потребители. Последствия сбоев здесь могут быть весьма серьезны. Пока рынок не стали занимать современные ограничители напряжения, те же задачи решали другие устройства — разрядники.

Особенности их таковы:

• Работа простейшего разрядника состояла в приеме ненормативной электроэнергии и безопасном сбросе ее через систему заземления.
• В обычное состояние разрядник возвращал дугогаситель. Он нейтрализовал повышенную ионизацию.
• Главной особенностью этих устройств являлся искровой промежуток. От ширины его зависела мощность системы. Но и увеличивать до бесконечности приборы было тоже нельзя.
• Слабым местом таких «предохранителей» считалась опасность запаздывания устройства в нормативный режим после всплеска напряжения.
• Разрядники постоянно совершенствовались. Изобретались и внедрялись воздушные, газовые, вентильные модели. Но все они имели недостатки, и в итоге на смену им пришли устройства нового типа — ОПН.

Казалось бы, уберечь технику от пробоев можно, просто отключив ее от сети.

Но если с приближением грозы это еще возможно успеть сделать, то технологический сбой непредсказуем. Да и оставить без электричества, например, доменный цех или операционную вообще недопустимо. Поэтому и необходимы приборы-предохранители.

Схема работы ОПН

ОПН — ограничитель перенапряжения. В числе других устройств его следует отнести к самым современным системам, способным уберегать приборы и проводку в экстремальных ситуациях. Можно сказать, что заложенная в его основе схема успешно решает комплекс проблем, которым ранее противостояли автоматические прерыватели и разрядники, а в бытовых условиях — стабилизаторы и домашние трансформаторы.

Схема ОПН строится на таких принципах:

• Основой прибора является варистор, который мгновенно впитывает сверхнормативную энергию и отдает ее уже как тепло. Напряжение, которое поступает далее по сети, нормализуется.
• ОПН моментально возвращается в исходное состояние и сразу же способен принять еще один резкий импульс или даже их последовательную серию.
• Первоначально один варистор или несколько их (соединенные вместе) и представляли приспособление. В случае внеплановых проблем из строя выходило все устройство.
• Сейчас приборы представляют собой несколько блоков, подключенных последовательно (или параллельно). Это повышает защитные характеристики изделия, а также облегчает его ремонт, для которого бывает достаточно заменить один из модулей.
• Варисторы заизолированы в полимерные или фарфоровые корпуса. Первые имеют специальные отверстия, а вторые — мембраны и герметизирующие кольца, а также выхлопные крышки. Это повышает взрыво- и пожаробезопасность приборов при работе с нестабильным напряжением.

Фарфоровые приборы мало подвержены колебаниям температур, обладают высокой прочностью, но имеют более низкие тепловые показатели и к тому же опаснее при взрыве.

Полимерные лучше по разрядным характеристикам и сопротивляемости вибрации, но чутки к сезонным изменениям. Поэтому на очереди сейчас — новые покрытия для аппаратов.

Классификация приборов защиты

Искровой промежуток разрядников ушел в прошлое, как и массивность приборов ОПН намного компактнее. К тому же они способны лучше справиться с резкими переменами сетевой нагрузки, даже если в общей линии с жильем есть и мощное производство, и работающий стройучасток.

Приборы имеют разную классификацию и, соотвественно, область применения:

• Литера А. Эти приборы монтируются при переходах от линий электропередач к сети потребителя. Они призваны обеспечивать защиту как ЛЭП, так и принимающего объекта. Их же можно считать основными «предохранителями» промышленных установок.
• Литера В. Первая линия защиты непосредственно объекта-потребителя (например, дома или административного здания). Такие аппараты устанавливаются на входе линии в помещение.
• Литера С. Место этих устройств — распределительные щиты, в которых обязательно должна быть предусмотрена система заземления.
• Литера D. Квартирные ограничители. Их установка имеет смысл только при наличии хотя бы одной предварительной линии защиты. В то же время изделия этого класса монтируются и непосредственно в оборудовании, а также в переносной технике.
• Те же четыре категории устройств могут быть обозначены и римскими цифрами начиная от I. Есть и комбинированные устройства. Большинство из аппаратов дополнительно оснащаются предохранителями.

Контроль за работоспособностью и состоянием изделия можно проводить визуально. Для этого устройства имеют специальные окошечки, которые в случае выхода ограничителя из строя сигнализируют затемнением или красным светом. Есть и модели, оснащенные системой звуковой сигнализации.

Комплексный вариант безопасности

Чтобы доставка, получение и использование электричества были полностью безопасны, лучше всего использовать не единичный ОПН, а комплекс ограничителей импульсных перенапряжений, как их еще называют. Их установку следует доверить профессионалам.

Принцип монтажа и работы единой системы прост:

• Первым, на входе, монтируется самый мощный аппарат.
• В щиток устанавливается прибор меньших токовых характеристик, а дальше — еще меньше.
• В бытовых условиях достаточно варианта В и С или С и D.
• Приборы в любой общей схеме работают по единому принципу. Они вступают в дело последовательно. Благодаря этому, напряжение снижается постепенно, на каждом этапе.

Слабое место такой системы такое же, как и в любой цепи: если из строя выйдет одно звено, неработоспособной будет вся сеть. Но приборы-потребители, скорее всего, к этому моменту уже будут защищены. После замены пострадавшего блока защитная схема будет восстановлена.

Рассуждая на тему, что такое ОПН, следует признать — вне зависимости от различных рабочих характеристик это, в первую очередь, современный способ защиты электрооборудования. Риски поражений приборов и установок, степень безопасности объектов и людей при использовании надежной аппаратуры снижаются многократно.

Принцип работы мягких открытых точек для работы электрических распределительных сетей

Основные моменты

•

Для СОП на основе B2B VSC были разработаны два режима управления.

•

Принцип действия СОП был исследован в различных сетевых условиях.

•

Была проанализирована производительность СОП с использованием двух режимов управления.

Реферат

Мягкие открытые точки (СОП) – это силовые электронные устройства, устанавливаемые вместо нормально открытых точек в электрических распределительных сетях.Они способны обеспечить активное управление потоком мощности, компенсацию реактивной мощности и регулирование напряжения в нормальных условиях работы сети, а также быстрое устранение неисправностей и восстановление питания в ненормальных условиях. Для работы SOP были разработаны два режима управления с использованием встречных преобразователей напряжения (VSC). Режим управления потоком мощности с управлением по току обеспечивает независимое управление активной и реактивной мощностью. Режим восстановления питания с контроллером напряжения позволяет подавать питание на изолированные нагрузки из-за неисправностей в сети.Принцип работы SOP на основе параллельных VSC был исследован как в нормальных, так и в ненормальных условиях работы сети. Исследования распределительной сети среднего напряжения с двумя фидерами показали эффективность SOP в различных рабочих условиях сети: нормальном, во время отказа и восстановлении электроснабжения после отказа. Во время изменения условий работы сети использовался метод переключения режимов, основанный на контроллере контура фазовой автоподстройки частоты, чтобы осуществить переходы между двумя режимами управления.Жесткие переходы при прямом переключении режимов были замечены как неблагоприятные, но плавные переходы были получены путем развертывания процесса мягкого срабатывания холодной нагрузки и синхронизации напряжения.

Ключевые слова

Soft Open Point

Обратный преобразователь

Распределительная сеть

Работа сети

Рекомендуемые статьиЦитирующие статьи (0)

Просмотреть аннотацию

Copyright © 2015 Авторы. Опубликовано Elsevier Ltd.

Рекомендуемые статьи

Цитирующие статьи

Условия обрыва фазы в электроэнергетических системах

На этой странице:

Краткое изложение технической проблемы

Системы атомных электростанций питаются от электроэнергии, подаваемой по трем линиям, или «фазам».«Если одна фаза потеряна или« разомкнута », двигатели и другие компоненты могут быть повреждены, а аварийные источники питания могут быть скомпрометированы. АЭС США и NRC работают над безопасным устранением« условий разомкнутой фазы ».

30 января 2012 г. блок 2 атомной электростанции Байрон-Стейшн в Иллинойсе благополучно остановился после события «открытой фазы». Остановка была вызвана несбалансированным электрическим напряжением, поступающим на станцию ​​из региональной электросети. Одна из трех фаз подключения к сети завода больше не работала.Однако установка не была спроектирована для автоматического отключения или «отключения» цепей, чтобы изолировать этот внешний источник питания и переключиться на аварийное резервное питание. Операторы завода диагностировали проблему за восемь минут и вручную заменили источники питания.

Это и другие подобные события побудили NRC и атомную энергетику оценить условия разомкнутой фазы. Потеря одной или двух фаз с заземлением или без него на первичной (высоковольтной) стороне трансформатора, подключенного к системе передачи, может вызвать несбалансированное напряжение на вторичной (низковольтной) стороне трансформатора, подключенного к оборудованию безопасности предприятия.Если условие не обнаружено, отключенную внешнюю линию электропитания нельзя отключить. Тогда оборудование, необходимое для безопасного отключения завода, может не переключиться на другой работающий источник электроэнергии. Следовательно, у него может не хватить мощности для правильной работы. Такое состояние возможно на 98 из 99 действующих в США ядерных реакторов.

На каждой пострадавшей атомной электростанции в США приняты временные меры по снижению риска, связанного с обрывом фазы во время нормальной эксплуатации.Эти положения включают повышение осведомленности оператора диспетчерской и изменение процедур для обеспечения переключения станций на аварийные источники энергии, если это необходимо. Персонал СРН рассмотрел и согласился с временными мерами, а региональные инспекторы планируют проверить меры.

Дополнительный опыт эксплуатации

АЭС США выявили связанные проблемы проектирования, такие как те, которые описаны в следующих отчетах о событиях:

• Проект Южного Техаса, Блок 2 (Отчет о событии лицензиата (LER) 50 499 / 2001-001, ADAMS Accession No.ML011010017)


• Электростанция Бивер-Вэлли, блок 1 (LER 50-334 / 2007-002, регистрационный номер ADAMS ML080280592)


• Девять миль, блок 1 (LER 50-220 / 2005-04, регистрационный номер ADAMS ML060620519)


• Электростанция Джеймса А. Фитцпатрика (LER 50-333 / 2005-06, номер доступа ADAMS ML060610079)

Эти события касались внешних силовых цепей с одной разомкнутой фазой. В большинстве случаев это состояние оставалось незамеченным в течение нескольких недель, потому что внешнее питание оборудования безопасности электростанции не было подключено во время нормальной работы.Вместо этого это оборудование питалось от собственного турбогенератора завода. Операторы по проверке линейного напряжения не выявили потери одной фазы. В Южно-Техасском проекте, Блок 2, внешнее электроснабжение составляло , обычно питающее заводское оборудование, поэтому в условиях открытой фазы отключились три циркуляционных водяных насоса. В результате операторы вручную остановили реактор.

Международный опыт работы в условиях открытой фазы включает:

• декабря22 августа 2012 г. блок 1 на электростанции Брюс в Канаде был остановлен из-за отключения насоса системы технического охлаждения. Операторы пытались вручную запустить оба насоса, но не смогли запустить их из-за особенностей электрической системы. Операторы выявили обрыв в одной из трех фаз воздушной линии электропередачи.

• 30 мая 2013 г. компания Forsmark Unit 3 в Швеции сообщила о происшествии, вызванном человеческой ошибкой. Завод находился в перебоях с перегрузкой, несколько выключателей были открыты на техническое обслуживание.Когда операторы проверяли главный генератор, оставшийся внешний силовой выключатель получил ошибочный сигнал отключения. Одна из трех фаз не открылась, что привело к двойному открытию фазы. Некоторое рабочее оборудование отключилось из-за разбаланса фаз, а другое оборудование перегрелось и вышло из строя.

• 27 апреля 2014 года на электростанции Dungeness B в Соединенном Королевстве произошло случайное отключение больших нагрузок в результате потери одной из трех фаз в электросети 400 кВ на объект.Обрыв фазы был результатом неправильного контакта в одном полюсе выключателя.

В событиях, описанных выше, устройство защитного электрического реле не обнаружило обрыв фазы. В результате вышедшие из строя источники энергии продолжали снабжать заводское оборудование, а дизельные генераторы на объекте не подключались автоматически для обеспечения необходимой мощности.

В результате этой проблемы Институт эксплуатации ядерной энергетики (INPO) выпустил Отчет INPO уровня 2, который требовал корректирующих действий со стороны операторов станции.

Ответ NRC

NRC предупредил операторов реакторов об операционном событии на станции Байрон, выпустив Информационное уведомление 2012-03 «Уязвимость конструкции в электроэнергетической системе» от 1 марта 2012 г. (регистрационный номер ADAMS ML120480170). Затем, 27 июля 2012 года, сотрудники выпустили бюллетень NRC 2012-01 «Уязвимость конструкции в электроэнергетической системе» (номер доступа ADAMS ML12074A115), чтобы подтвердить, что лицензиаты соблюдают соответствующие требования для электроэнергетических систем, такие как:

NRC запросил конкретную информацию по:

1. Защитный подход для обнаружения и автоматического реагирования на однофазный разрыв цепи или замыкание на землю с высоким сопротивлением в силовых цепях, важных для безопасности.

2. Рабочая конфигурация инженерных средств безопасности автобусов на мощности.

Персонал NRC задокументировал свой анализ информации в ответах лицензиата атомной электростанции в отчете от 26 февраля 2013 г. (номер доступа в ADAMS ML13052A711). Персонал рекомендовал потребовать от лицензиатов обнаруживать однофазный разрыв цепи и автоматически реагировать на него. Персонал NRC также получил дополнительную информацию для поддержки принятия решений посредством общего запроса ко всем лицензиатам действующих реакторов (ADAMS Accession No.ML13351A314).

Институт ядерной энергии (NEI) от имени ядерной промышленности предложил систему изоляции открытой фазы, которая решит выявленную проблему. Персонал NRC отправил свой ответ, включая четыре функциональных критерия, которые должны быть достигнуты при внедрении предложенной системы, в NEI 25 ноября 2014 г. (номер доступа ADAMS ML14120A203). Кроме того, сотрудники NRC разработали Техническую позицию 8-9 отделения «Условия разомкнутой фазы в электроэнергетической системе», чтобы предоставить персоналу рекомендации по рассмотрению предлагаемых лицензиатами и заявителями решений этой проблемы.

Следующие шаги

Операторы атомных электростанций в настоящее время внедряют постоянное решение этой проблемы путем установки систем изоляции открытых фаз. Эти системы были установлены на большинстве площадок и в настоящее время работают в режиме мониторинга, чтобы убедиться, что системы могут адекватно определять условия обрыва фазы до включения функций автоматического срабатывания. 7 мая 2019 года NEI представила проект пересмотренной версии VII, которая предоставляет предприятиям возможность продемонстрировать, что действия оператора достаточны для смягчения воздействия состояния открытой фазы на основе оценки с учетом рисков.

Комиссия дала указания персоналу SRM-SECY-16-0068, чтобы убедиться, что лицензиаты надлежащим образом реализовали добровольную отраслевую инициативу. Персонал выпустил временную инструкцию TI-2515/194 «Проверка выполнения лицензиатом отраслевой инициативы, связанной с уязвимостями конструкции в условиях обрыва фазы в электроэнергетических системах» (номер доступа в ADAMS ML17137A416), которая используется для проверки реализации VII в. После официального представления пересмотренного VII персонал оценит необходимость дополнительных инспекций для подтверждения того, что предприятия продолжают адекватно решать эту проблему.

Последняя редакция / обновление страницы 9 ноября 2020 г.

Что такое электричество? – learn.sparkfun.com

Добавлено в избранное Любимый 66

Начало работы

Электричество окружает нас повсюду, питая такие технологии, как наши сотовые телефоны, компьютеры, фонари, паяльники и кондиционеры. В современном мире от этого трудно спастись.Даже когда вы пытаетесь избежать электричества, оно по-прежнему действует во всей природе, от молнии во время грозы до синапсов внутри нашего тела. Но что именно – это электричество ? Это очень сложный вопрос, и по мере того, как вы копаете глубже и задаете больше вопросов, на самом деле нет окончательного ответа, только абстрактные представления о том, как электричество взаимодействует с нашим окружением.

Электричество – это природное явление, которое встречается в природе и принимает множество различных форм.В этом уроке мы сосредоточимся на современной электроэнергии: на том, что питает наши электронные гаджеты. Наша цель – понять, как электричество течет от источника питания по проводам, зажигает светодиоды, вращаются двигатели и питает наши коммуникационные устройства.

Электричество кратко определяется как поток электрического заряда , , но за этим простым утверждением стоит так много всего. Откуда берутся обвинения? Как мы их перемещаем? Куда они переезжают? Как электрический заряд вызывает механическое движение или заставляет вещи загораться? Так много вопросов! Чтобы начать объяснять, что такое электричество, нам нужно приблизиться, за пределы материи и молекул, к атомам, которые составляют все, с чем мы взаимодействуем в жизни.

Этот учебник основан на некоторых базовых представлениях о физике, силе, энергии, атомах и [полей] (http://en. wikipedia.org/wiki/Field_ (физика)) в частности. Мы рассмотрим основы каждой из этих физических концепций, но, возможно, также будет полезно обратиться к другим источникам.

Going Atomic

Чтобы понять основы электричества, нам нужно начать с рассмотрения атомов, одного из основных строительных блоков жизни и материи.Атомы существуют в более чем сотне различных форм в виде химических элементов, таких как водород, углерод, кислород и медь. Атомы многих типов могут объединяться, чтобы образовать молекулы, из которых состоит материя, которую мы можем физически увидеть и потрогать.

Атомов – это крошечных , максимальная длина которых составляет около 300 пикометров (это 3×10 ^-10 или 0,0000000003 метра). Медный пенни (если бы он на самом деле был сделан из 100% меди) имел бы 3,2х10 ²² атомов (320000000000000000000000 атомов) меди внутри.

Даже атом недостаточно мал, чтобы объяснить работу электричества. Нам нужно спуститься еще на один уровень и посмотреть на строительные блоки атомов: протоны, нейтроны и электроны.

Строительные блоки атомов

Атом состоит из трех различных частиц: электронов, протонов и нейтронов. У каждого атома есть центральное ядро, в котором протоны и нейтроны плотно упакованы вместе. Ядро окружает группа вращающихся электронов.

Очень простая модель атома. Он не масштабируется, но помогает понять, как устроен атом. Ядро ядра протонов и нейтронов окружено вращающимися электронами.

В каждом атоме должен быть хотя бы один протон. Число протонов в атоме важно, потому что оно определяет, какой химический элемент представляет собой атом. Например, атом с одним протоном – это водород, атом с 29 протонами – это медь, а атом с 94 протонами – это плутоний.Это количество протонов называется атомным номером атома .

Ядро-партнер протона, нейтроны, служат важной цели; они удерживают протоны в ядре и определяют изотоп атома. Они не критичны для нашего понимания электричества, поэтому давайте не будем о них беспокоиться в этом уроке.

Электроны имеют решающее значение для работы электричества (обратите внимание на общую тему в их названиях?) В наиболее стабильном, сбалансированном состоянии атом будет иметь такое же количество электронов, как и протоны.Как и в модели атома Бора ниже, ядро ​​с 29 протонами (что делает его атомом меди) окружено равным числом электронов.

По мере развития нашего понимания атомов развивались и наши методы их моделирования. Модель Бора – очень полезная модель атома при изучении электричества.

Не все электроны атома навсегда связаны с атомом. Электроны на внешней орбите атома называются валентными электронами. При наличии достаточной внешней силы валентный электрон может покинуть орбиту атома и стать свободным. Свободные электроны позволяют нам перемещать заряд, в чем и заключается вся суть электричества. Кстати о зарядке . ..

Текущие расходы

Как мы упоминали в начале этого урока, электричество определяется как поток электрического заряда. Заряд – это свойство материи, такое же как масса, объем или плотность. Это измеримо. Точно так же, как вы можете количественно оценить массу объекта, вы можете измерить его заряд. Ключевой концепцией заряда является то, что он может быть двух типов: положительный (+) или отрицательный (-) .

Чтобы переместить заряд, нам нужно носителей заряда , и именно здесь наши знания об атомных частицах – в частности, об электронах и протонах – пригодятся. Электроны всегда несут отрицательный заряд, а протоны – положительно. Нейтроны (верные своему названию) нейтральны, у них нет заряда. И электроны, и протоны несут одинаковое количество заряда , только другого типа.

Модель атома лития (3 протона) с обозначенными зарядами.

Заряд электронов и протонов важен, потому что он дает нам возможность воздействовать на них силой. Электростатическая сила!

Электростатическая сила

Электростатическая сила (также называемая законом Кулона) – это сила, действующая между зарядами. В нем говорится, что заряды одного типа отталкиваются друг от друга, а заряды противоположных типов притягиваются друг к другу. Противоположности притягиваются, а лайки отталкивают .

Величина силы, действующей на два заряда, зависит от того, как далеко они находятся друг от друга.Чем ближе подходят два заряда, тем больше становится сила (сдвигающая или отталкивающая).

Благодаря электростатической силе электроны отталкивают другие электроны и притягиваются к протонам. Эта сила является частью «клея», удерживающего атомы вместе, но это также инструмент, который нам нужен, чтобы заставить электроны (и заряды) течь!

Поток начислений

Теперь у нас есть все инструменты, чтобы зарядить вас. Электроны в атомах могут действовать как наш носитель заряда , потому что каждый электрон несет отрицательный заряд. Если мы можем освободить электрон из атома и заставить его двигаться, мы сможем создать электричество.

Рассмотрим атомную модель атома меди, одного из предпочтительных источников элементов для потока заряда. В сбалансированном состоянии медь имеет 29 протонов в ядре и такое же количество электронов, вращающихся вокруг нее. Электроны вращаются на разных расстояниях от ядра атома. Электроны, расположенные ближе к ядру, испытывают гораздо более сильное притяжение к центру, чем электроны на далеких орбитах. Крайние электроны атома называются валентными электронами , для их освобождения от атома требуется наименьшее количество силы.

Это диаграмма атома меди: 29 протонов в ядре, окруженные полосами вращающихся электронов. Электроны, расположенные ближе к ядру, трудно удалить, в то время как валентный электрон (внешнее кольцо) требует относительно небольшой энергии для выброса из атома.

Используя достаточную электростатическую силу на валентный электрон – либо толкая его другим отрицательным зарядом, либо притягивая его положительным зарядом – мы можем выбросить электрон с орбиты вокруг атома, создав свободный электрон.

Теперь рассмотрим медную проволоку: вещество, заполненное бесчисленными атомами меди. Поскольку наш свободный электрон плавает в пространстве между атомами, его тянут и толкают окружающие заряды в этом пространстве. В этом хаосе свободный электрон в конце концов находит новый атом, за который он цепляется; при этом отрицательный заряд этого электрона выбрасывает другой валентный электрон из атома. Теперь новый электрон дрейфует в свободном пространстве, пытаясь сделать то же самое. Этот цепной эффект может продолжаться и продолжаться, создавая поток электронов, называемый электрическим током .

Очень упрощенная модель зарядов, протекающих через атомы для создания тока.

Проводимость

Некоторые элементарные типы атомов лучше других выделяют свои электроны. Чтобы получить наилучший возможный поток электронов, мы хотим использовать атомы, которые не очень крепко держатся за свои валентные электроны. Электропроводность элемента измеряет, насколько сильно электрон связан с атомом.

Элементы с высокой проводимостью, которые имеют очень подвижные электроны, называются проводниками .Это типы материалов, которые мы хотим использовать для изготовления проводов и других компонентов, которые способствуют электронному потоку. Металлы, такие как медь, серебро и золото, обычно являются лучшим выбором в качестве хороших проводников.

Элементы с низкой проводимостью называются изоляторами . Изоляторы служат очень важной цели: они предотвращают поток электронов. Популярные изоляторы включают стекло, резину, пластик и воздух.

Статическое или текущее электричество

Прежде чем мы продолжим, давайте обсудим две формы, которые может принимать электричество: статическое или текущее.При работе с электроникой гораздо чаще встречается текущее электричество, но также важно понимать статическое электричество.

Статическое электричество

Статическое электричество возникает, когда на объектах, разделенных изолятором, накапливаются противоположные заряды. Статическое (как в «состоянии покоя») электричество существует до тех пор, пока две группы противоположных зарядов не найдут путь между собой, чтобы сбалансировать систему.

Когда заряды все же находят способ уравновешивания, происходит статический разряд .Притяжение зарядов становится настолько большим, что они могут проходить даже через лучшие изоляторы (воздух, стекло, пластик, резина и т. Д.). Статические разряды могут быть вредными в зависимости от того, через какую среду проходят заряды и на какие поверхности переносятся заряды. Выравнивание зарядов через воздушный зазор может привести к видимому сотрясению, поскольку бегущие электроны сталкиваются с электронами в воздухе, которые возбуждаются и выделяют энергию в виде света.

Запальные устройства с искровым разрядником используются для создания управляемого статического разряда. Противоположные заряды накапливаются на каждом из проводников, пока их притяжение не станет настолько сильным, что заряды могут течь по воздуху.

Одним из наиболее ярких примеров статического разряда является молния . Когда облачная система накапливает достаточно заряда относительно другой группы облаков или земли, заряды будут пытаться уравновеситься. Когда облако разряжается, огромное количество положительных (а иногда и отрицательных) зарядов проходит по воздуху от земли к облаку, вызывая видимый эффект, с которым мы все знакомы.

Статическое электричество также существует, когда мы терем шарик о голову, чтобы волосы встали дыбом, или когда мы шаркали по полу в пушистых тапочках и били кота (конечно же, случайно). В каждом случае трение от трения материалов разных типов переносит электроны. Объект, теряющий электроны, становится положительно заряженным, а объект, получающий электроны, становится отрицательно заряженным. Два объекта притягиваются друг к другу, пока не найдут способ уравновесить их.

Работая с электроникой, мы обычно не сталкиваемся со статическим электричеством. Когда мы это делаем, мы обычно пытаемся защитить наши чувствительные электронные компоненты от статического разряда. Профилактические меры против статического электричества включают ношение браслетов ESD (электростатический разряд) или добавление специальных компонентов в схемы для защиты от очень высоких скачков заряда.

Текущее электричество

Текущее электричество – это форма электричества, которая делает возможными все наши электронные устройства.Эта форма электричества существует, когда заряды могут постоянно течь . В отличие от статического электричества, когда заряды собираются и остаются в покое, текущее электричество является динамическим, заряды всегда находятся в движении. Мы сосредоточимся на этой форме электричества на протяжении всего урока.

Цепи

Для протекания электрического тока требуется цепь: замкнутая, бесконечная петля из проводящего материала. Схема может быть такой же простой, как проводящий провод, соединенный встык, но полезные схемы обычно содержат смесь проводов и других компонентов, которые управляют потоком электричества.Единственное правило, когда дело доходит до создания цепей, – в них не должно быть изоляционных промежутков .

Если у вас есть провод, полный атомов меди, и вы хотите вызвать поток электронов через него, все свободных электронов должны где-то течь в том же общем направлении. Медь – отличный проводник, идеальный для протекания зарядов. Если цепь из медного провода разорвана, заряды не могут проходить через воздух, что также предотвратит перемещение любого из зарядов к середине.

С другой стороны, если бы провод был соединен встык, у всех электронов был бы соседний атом, и все они могли бы течь в одном и том же общем направлении.

---

Теперь мы понимаем , как может течь электронов, но как мы вообще можем заставить их течь? Затем, когда электроны текут, как они производят энергию, необходимую для освещения лампочек или вращающихся двигателей? Для этого нам нужно понимать электрические поля.

Электрические поля

Мы знаем, как электроны проходят через материю для создания электричества.Это все, что касается электричества. Ну почти все. Теперь нам нужен источник, чтобы вызвать поток электронов. Чаще всего источником электронного потока является электрическое поле.

Что такое поле?

Поле – это инструмент, который мы используем для моделирования физических взаимодействий, которые не включают никаких наблюдаемых контактов . Поля нельзя увидеть, поскольку они не имеют физического внешнего вида, но эффект, который они оказывают, очень реален.

Мы все подсознательно знакомы с одной областью, в частности: гравитационным полем Земли, эффектом притяжения массивного тела другими телами.Гравитационное поле Земли можно смоделировать с помощью набора векторов, направленных в центр планеты; независимо от того, где вы находитесь на поверхности, вы почувствуете силу, толкающую вас к ней.

Сила или напряженность полей неодинакова во всех точках поля. Чем дальше вы находитесь от источника поля, тем меньшее влияние поле оказывает. Величина гравитационного поля Земли уменьшается по мере удаления от центра планеты.

Когда мы продолжим изучать электрические поля, вспомним, в частности, как работает гравитационное поле Земли, оба поля имеют много общего.Гравитационные поля действуют на объекты массы, а электрические поля действуют на объекты заряда.

Электрические поля

Электрические поля (е-поля) – важный инструмент в понимании того, как начинается и продолжает течь электричество. Электрические поля описывают тянущую или толкающую силу в пространстве между зарядами . По сравнению с гравитационным полем Земли, электрические поля имеют одно важное отличие: в то время как поле Земли обычно привлекает только другие объекты массы (поскольку все , поэтому значительно менее массивны), электрические поля отталкивают заряды так же часто, как и притягивают их.

Направление электрических полей всегда определяется как направление , положительный тестовый заряд переместился бы на , если бы его уронили в поле. Испытательный заряд должен быть бесконечно малым, чтобы его заряд не влиял на поле.

Мы можем начать с построения электрических полей для отдельных положительных и отрицательных зарядов. Если вы сбросите положительный тестовый заряд рядом с отрицательным зарядом, тестовый заряд будет притягиваться к отрицательному заряду . Итак, для одиночного отрицательного заряда мы рисуем стрелки электрического поля , направленные внутрь во всех направлениях.Тот же самый испытательный заряд, падающий рядом с другим положительным зарядом , приведет к отталкиванию наружу, что означает, что мы рисуем стрелок, выходящих из положительного заряда.

Электрические поля одиночных зарядов. Отрицательный заряд имеет внутреннее электрическое поле, потому что он притягивает положительные заряды. Положительный заряд имеет внешнее электрическое поле, отталкиваясь, как заряды.

Группы электрических зарядов могут быть объединены для создания более полных электрических полей.

Равномерное электронное поле вверху направлено от положительных зарядов к отрицательным. Представьте себе крошечный положительный тестовый заряд, сброшенный в электронное поле; он должен следовать в направлении стрелок. Как мы видели, электричество обычно включает в себя поток электронов – отрицательных зарядов – которые текут против электрических полей.

Электрические поля дают нам толкающую силу, необходимую для протекания тока. Электрическое поле в цепи похоже на электронный насос: большой источник отрицательных зарядов, который может толкать электроны, которые будут течь по цепи к положительному сгустку зарядов.

Электрический потенциал (энергия)

Когда мы используем электричество для питания наших цепей, устройств и устройств, мы действительно преобразуем энергию. Электронные схемы должны иметь возможность накапливать энергию и передавать ее другим формам, таким как тепло, свет или движение. Накопленная энергия цепи называется электрической потенциальной энергией.

Энергия? Потенциальная энергия?

Чтобы понять потенциальную энергию, нам нужно понять энергию в целом. Энергия определяется как способность объекта выполнять работу над другим объектом, что означает перемещение этого объекта на некоторое расстояние.Энергия присутствует в , многих формах , некоторые мы можем видеть (например, механическая), а другие – нет (например, химическая или электрическая). Независимо от того, в какой форме она находится, энергия существует в одном из двух состояний : кинетическом или потенциальном.

Объект имеет кинетическую энергию , когда он движется. Количество кинетической энергии объекта зависит от его массы и скорости. Потенциальная энергия , с другой стороны, представляет собой запасенную энергию , когда объект находится в состоянии покоя. Он описывает, сколько работы мог бы сделать объект, если бы он был приведен в движение.Это энергия, которую мы обычно можем контролировать. Когда объект приводится в движение, его потенциальная энергия превращается в кинетическую.

Давайте вернемся к использованию гравитации в качестве примера. Шар для боулинга, неподвижно сидящий на вершине башни Халифа, имеет много потенциальной (накопленной) энергии. После падения мяч, притягиваемый гравитационным полем, ускоряется по направлению к земле. Когда мяч ускоряется, потенциальная энергия преобразуется в кинетическую (энергию движения). В конце концов вся энергия мяча преобразуется из потенциальной в кинетическую, а затем передается во все, во что он попадает.Когда мяч находится на земле, у него очень низкая потенциальная энергия.

Электрическая потенциальная энергия

Подобно тому, как масса в гравитационном поле имеет потенциальную энергию гравитации, заряды в электрическом поле имеют электрическую потенциальную энергию . Электрическая потенциальная энергия заряда описывает, сколько у него накопленной энергии, когда она приводится в движение электростатической силой, эта энергия может стать кинетической, и заряд может выполнять работу.

Подобно шару для боулинга, сидящему на вершине башни, положительный заряд в непосредственной близости от другого положительного заряда имеет высокую потенциальную энергию; оставленный свободным для движения, заряд будет отталкиваться от аналогичного заряда.Положительный тестовый заряд, помещенный рядом с отрицательным зарядом, будет иметь низкую потенциальную энергию, как и шар для боулинга на земле.

Чтобы привить чему-либо потенциальную энергию, мы должны выполнить работу , перемещая это на расстояние. В случае шара для боулинга работа заключается в том, чтобы поднять его на 163 этажа против поля силы тяжести. Точно так же необходимо проделать работу, чтобы подтолкнуть положительный заряд к стрелкам электрического поля (либо к другому положительному заряду, либо от отрицательного заряда). Чем дальше идет заряд, тем больше работы вам предстоит сделать. Точно так же, если вы попытаетесь отвести отрицательный заряд от положительного заряда – против электрического поля – вам придется выполнять работу.

Для любого заряда, находящегося в электрическом поле, его электрическая потенциальная энергия зависит от типа (положительный или отрицательный), количества заряда и его положения в поле. Электрическая потенциальная энергия измеряется в джоулях ( Дж, ).

Электрический потенциал

Электрический потенциал основан на электрическом потенциале энергии , чтобы помочь определить, сколько энергии хранится в электрических полях .Это еще одна концепция, которая помогает нам моделировать поведение электрических полей. Электрический потенциал равен , а не , как электрическая потенциальная энергия!

В любой точке электрического поля электрический потенциал равен количеству электрической потенциальной энергии, деленному на количество заряда в этой точке. Он исключает количество заряда из уравнения и оставляет нам представление о том, сколько потенциальной энергии могут обеспечить определенные области электрического поля. Электрический потенциал выражается в джоулях на кулон ( Дж / К ), который мы определяем как вольт (В).

В любом электрическом поле есть две точки электрического потенциала, которые представляют для нас значительный интерес. Есть точка с высоким потенциалом, где положительный заряд будет иметь максимально возможную потенциальную энергию, и есть точка с низким потенциалом, где заряд будет иметь минимально возможную потенциальную энергию.

Один из наиболее распространенных терминов, которые мы обсуждаем при оценке электричества, – это напряжение . Напряжение – это разность потенциалов между двумя точками электрического поля.Напряжение дает нам представление о том, сколько толкающей силы имеет электрическое поле.

---

Имея в своем арсенале потенциальную и потенциальную энергию, у нас есть все ингредиенты, необходимые для производства электричества. Давай сделаем это!

Электричество в действии!

Изучив физику элементарных частиц, теорию поля и потенциальную энергию, мы теперь знаем достаточно, чтобы заставить электричество течь. Сделаем схему!

Сначала рассмотрим ингредиенты, необходимые для производства электричества:

• Электричество определяется как поток заряда .Обычно наши заряды переносятся свободно текущими электронами.
• Отрицательно заряженные электронов слабо прикреплены к атомам проводящих материалов. Небольшим толчком мы можем освободить электроны от атомов и заставить их течь в общем однородном направлении.
• Замкнутая цепь из проводящего материала обеспечивает путь для непрерывного потока электронов.
• Заряды приводятся в движение электрическим полем . Нам нужен источник электрического потенциала (напряжения), который толкает электроны из точки с низкой потенциальной энергией в точку с более высокой потенциальной энергией.

Короткое замыкание

Батареи – распространенные источники энергии, преобразующие химическую энергию в электрическую. У них есть две клеммы, которые подключаются к остальной цепи. На одном выводе имеется избыток отрицательных зарядов, а на другом все положительные заряды сливаются. Это разность электрических потенциалов, которая только и ждет, чтобы подействовать!

Если мы подключим наш провод, полный проводящих атомов меди, к батарее, это электрическое поле будет влиять на отрицательно заряженные свободные электроны в атомах меди.Одновременно подталкиваемые отрицательной клеммой и притягиваемой положительной клеммой, электроны в меди будут перемещаться от атома к атому, создавая поток заряда, который мы знаем как электричество.

После секунды протекания тока электроны на самом деле переместились на очень, мало – доли сантиметра. Однако энергия, производимая текущим потоком, составляет огромных , особенно потому, что в этой цепи нет ничего, что могло бы замедлить поток или потреблять энергию. Подключение чистого проводника напрямую к источнику энергии – – плохая идея, . Энергия очень быстро перемещается по системе и превращается в тепле в проводе, которое может быстро превратиться в плавление проволоки или возгорание.

Освещение лампочки

Вместо того, чтобы тратить всю эту энергию, не говоря уже о разрушении батареи и провода, давайте построим схему, которая сделает что-нибудь полезное! Обычно электрическая цепь передает электрическую энергию в другую форму – свет, тепло, движение и т. Д.Если мы подключим лампочку к батарее с помощью проводов между ними, мы получим простую функциональную схему.

Схема: батарея (слева) подключается к лампочке (справа), цепь замыкается, когда замыкается переключатель (вверху). Когда цепь замкнута, электроны могут течь, проталкиваясь от отрицательной клеммы батареи через лампочку к положительной клемме.

В то время как электроны движутся со скоростью улитки, электрическое поле почти мгновенно влияет на всю цепь (мы говорим о скорости света быстро). Электроны по всей цепи, будь то с самым низким потенциалом, с максимальным потенциалом или непосредственно рядом с лампочкой, находятся под влиянием электрического поля. Когда переключатель замыкается и электроны подвергаются действию электрического поля, все электроны в цепи начинают течь, по-видимому, в одно и то же время. Ближайшие к лампочке заряды сделают один шаг по цепи и начнут преобразовывать энергию из электрической в ​​световую (или тепловую).

Ресурсы и дальнейшее развитие

В этом уроке мы раскрыли лишь крошечную часть пресловутого айсберга.Остается еще масса нераскрытых концепций. Отсюда мы рекомендуем вам перейти сразу к нашему руководству по напряжению, току, сопротивлению и закону Ома. Теперь, когда вы знаете все об электрических полях (напряжении) и текущих электронах (токе), вы на правильном пути к пониманию закона, регулирующего их взаимодействие.

Для получения дополнительной информации и визуализаций, объясняющих электричество, посетите этот сайт.

Вот еще несколько концептуальных руководств для начинающих, которые мы рекомендуем прочитать:

Или, может быть, вы хотите узнать что-нибудь практическое? В этом случае ознакомьтесь с некоторыми из этих руководств по навыкам базового уровня:

Как работает электрическая система

Каждый использует электричество в своих домах каждый день, но как оно доставляется и как распределяется по дому? Чтобы электричество функционировало должным образом, оно всегда должно замыкать цепь.

Электричество поступает от одного из двух 120-вольтных проводов и выходит обратно через заземленный нейтральный провод. Любой дефект в проводе к этим точкам и от них прервет путь тока и вызовет неисправность в одной из ваших цепей.

Знание того, как энергия поступает в ваш дом, как она подключена и распределяется, может помочь вам изолировать любые возникающие проблемы.

Служебный вход

Воздушные линии коммунального обслуживания питают трансформатор, понижая напряжение, необходимое для питания вашего дома. Затем он перемещается к головке метеослужбы (сервисной головке), которая прикреплена к кабелепроводу, соединенному с коробкой счетчика. Этот узел крепится анкерными болтами и ремнями, чтобы выдерживать вес трубы и проволоки.

Два 120-вольтовых провода и заземленный нейтральный провод пропускают счетчик через погодозависимую головку. Коммунальная компания отвечает за питание счетчика, а домовладелец берет его оттуда.

Служба от коммунальной компании до счетчика всегда в рабочем состоянии, если она не приходит и не отключает.Если на их стороне счетчика возникла проблема, не стесняйтесь позвонить в компанию, чтобы устранить проблему. Здесь есть специальное оборудование для такого ремонта. Никогда не пытайтесь работать на их стороне счетчика!

Тимоти Тиле

Электросчетчик

Электросчетчик крепится к трубе служебного входа и обычно находится сбоку от вашего дома. Его также можно прикрепить к опоре электросети коммунального предприятия. Его можно подавать над землей или под землей.

Счетчик – это прибор для измерения ватт, поставляемый коммунальной компанией для отслеживания ежемесячного энергопотребления.Существуют счетчики с пронумерованными циферблатами, такие как часы на старых моделях и новые современные цифровые счетчики, которые можно считывать прямо из офиса коммунальной компании.

Тимоти Тиле

Выключатель для защиты от атмосферных воздействий

В большинстве случаев коммунальное предприятие потребует водонепроницаемого отключения сразу после подключения счетчика. Это часто называют аварийным выключателем или сервисным отключением. Это позволяет домовладельцу отключать электроэнергию от коммунальной компании снаружи дома, не прибегая к электрической панели.

Отличным поводом для этого будет пожар в доме. Пожарная служба может отключить электроэнергию снаружи дома, не входя в дом. Это позволяет им распылять воду на огонь, не опасаясь поражения электрическим током.

Тимоти Тиле

Электрическая панель

Это оборудование, известное как электрическая панель, блок выключателя, блок предохранителей или сервисная панель, является следующим устройством в линейке. Задача этой панели – распределять электроэнергию по всему дому и отключать питание от входящего потока.

Питание поступает на главный прерыватель и обычно составляет 100 или 200 ампер. Затем индивидуальные выключатели распределяют отдельные цепи (называемые ответвленными цепями) по всему дому.

Эти выключатели имеют размер от 15 до 100 ампер. Цепи освещения будут составлять 15 ампер, розетки – 20 ампер, а цепь вспомогательной панели в гараже или сарае для инструментов обычно будет 60 или 100 ампер.

Тимоти Тиле

Заземляющий провод и соединение с водой

Сервис должен быть подключен к заземляющему стержню снаружи дома, а также вокруг счетчика воды в доме.С обеих сторон счетчика должна быть установлена ​​перемычка, позволяющая снимать счетчик без потери заземления.

Тимоти Тиле

Утвержденные электрические коробки

Ответвительные цепи проходят в электрические коробки, которые устанавливаются внутри стен каждой комнаты вашего дома. Национальный электротехнический кодекс требует, чтобы провода были соединены в коробки.

Причина в том, чтобы сделать каждое соединение доступным. Например, если вы сращиваете провода и склеиваете их в полостях стены без коробки и покрываете гипсокартоном, как вы вернетесь к нему, чтобы работать над стыком, если возникнет проблема? Вы можете открыть ящик в любой момент.

Тимоти Тиле

Коммутаторы

Переключатели бывают разных стилей. Существуют однополюсные, трехпозиционные, четырехпозиционные переключатели, диммеры и датчики движения. Их цель – включать и выключать цепь из разных мест в вашем доме. Выключатели используются для управления освещением, потолочными вентиляторами, розетками и приборами. Переключатели имеют разную номинальную силу тока в зависимости от требований к нагрузке.

Тим Тиле

Емкости

Розетки, обычно называемые розетками, используются для обеспечения отдельных точек подключения для распределения электроэнергии. На рынке жилья чаще всего используются розетки на 125 вольт, а также на 15 и 20 ампер для бытовой техники общего назначения. Для таких приборов, как оконные кондиционеры на 250 В, требуется розетка на 250 В и 30 А.

Надеюсь, изучение основных частей электрической системы будет вам полезно в будущем. Знание того, как все протекает от начала до конца, помогает отслеживать электрические проблемы, которые могут возникнуть.

Тим Тиле

3 правила работы схемы | ОРЕЛ

Приветствую новых инженеров.Это прекрасное место для начала – с простой схемы, которая является строительным блоком для каждого элемента электроники в нашем мире. Когда вы полностью поймете это, вы будете готовы начать собственное путешествие по их разработке и устранению неисправностей.

Строительные блоки схемы

Перед тем, как погрузиться в полную схему, разумно сначала поразмыслить над отдельными частями, составляющими единое целое, такими как поток, нагрузка и проводимость. Мы разбили эти принципы на три основных правила:

• Правило 1 – Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
• Правило 2 – Электричество всегда требует работы.
• Правило 3 – Электричеству всегда нужен путь.

Правило 1. Все дело в потоке

Каждой электронной схеме нужен источник питания, будь то батарея AA, которую можно вставить в контроллер Xbox One, или что-то с большей силой, например настенная розетка, которая может питать большое количество устройств. Электричество, исходящее от этих источников, измеряется напряжением, вольтами или просто В.

Да, мы говорим о таком напряжении! Когда он будет достаточно высоким, это может нанести серьезный ущерб.

Независимо от того, откуда эта энергия течет, ее цель всегда одна – переходить из одной области в другую и в процессе выполнять некоторую работу, например, заряжать компьютер или включать свет.

Основным компонентом этого потока энергии является то, что электричество всегда хочет течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению.Всегда. Это называется потенциалом . Можно сказать, что это потенциальное электричество должно перемещаться из одного района в другой.

Поток высокого (положительного) напряжения в низкое (отрицательное) напряжение.

Как это соотносится с нашим реальным миром? Возьмем для примера простую батарею:

• Батарея имеет две стороны, отрицательная сторона – это низкое напряжение, измеряемое при 0 В, положительная сторона – высокое напряжение, измеряемое при 1,5 В.
• Энергия всегда будет вытекать из положительной стороны батареи, чтобы перейти к отрицательной стороне, чтобы найти баланс.
• Для этого он должен течь по чему-то, обычно по медному проводу, и в процессе выполнять некоторую работу, например включать свет или вращать двигатель.

В конце концов, все электричество хочет найти равновесие на земле (0 В). Единственный способ сделать это в батарее – сместить положительный полюс на отрицательный. Мы извлекаем выгоду из этого естественного стремления к энергии, размещая некоторые объекты так, чтобы они проходили через них, что позволяет нам включать свет, двигатели, а также включать и выключать транзисторы в компьютере.

Все это составляет Правило 1 – Электричество всегда будет хотеть течь от более высокого напряжения к более низкому напряжению. Помните это; это никогда не изменится.

Правило 2 – Приступая к работе

Итак, у вас может быть электричество, которое хочет перетекать с более высокого напряжения на более низкое, но какой в ​​этом смысл? Единственная причина заставить электричество течь – это поработать. Этот процесс, когда электричество выполняет работу в цепи, называется нагрузкой , .Без нагрузки или работы с электричеством нет смысла иметь цепь. Нагрузка может быть чем угодно, например:

• Spinning Двигатель, вращающий пропеллеры дрона.
• Включение светодиода на кабеле для зарядки, чтобы указать, что ваш ноутбук подключен к сети.
• Подключение гарнитуры по беспроводной сети к ноутбуку для прослушивания музыки.

В это время года электрическая нагрузка бывает разных форм, одна из которых питает эти светодиоды.(Источник изображения)

Обратите внимание, что все эти нагрузки являются действиями. Электричество всегда заставляет происходить что-то физическое, даже если мы не можем увидеть это собственными глазами. Но почему это называется нагрузкой? Вы можете думать об этом как об обузе для всего, что питает вашу схему. Для вращения мотора требуется электричество, а это забирает у вашего источника питания энергию, которая у него когда-то была.

Помните Правило 2 – У электричества всегда есть работы, которые необходимо выполнить . Без работы схема бесполезна.

Правило 3 – По пути

Третье и последнее правило – это то, что делает возможными первые два правила – электричеству нужен путь для передвижения. Этот путь действует как своего рода посредник. Допустим, вы подключаете зарядное устройство ноутбука к розетке, а затем к ноутбуку. Очевидно, он заряжается, но без этого шнура между компьютером и розеткой ничего бы не произошло.

Это потому, что электричеству нужен путь, чтобы добраться из одного пункта назначения в другой.И путь всегда одинаковый:

• Электроэнергия – Электричество всегда исходит от источника, такого как батарея или розетка.
• Путешествие – Затем он путешествует по тропе, выполняя свою работу по пути.
• Пункт назначения – Затем он прибывает в пункт назначения, находя покой в ​​точке с самым низким напряжением.

Этот путь, по которому проходит электричество, состоит из так называемого проводящего материала, который состоит из обычных металлов, таких как медь, серебро, золото или алюминий.Электроэнергетика любит ездить на этой фигне. Электричество также очень избирательно, и оно не мешает путешествовать по дорожкам, сделанным из индуктивных материалов. Сюда входят такие вещи, как резина, стекло и даже воздух.

Видите все эти медные провода? Электричество любит путешествовать по этому проводящему материалу.

Помните Правило 3 – Электричеству всегда нужен путь, чтобы пройти по . Без пути он никуда не денется.

Собираем все вместе – полная схема

Давайте теперь объединим все эти правила в полное определение схемы.

Цепь – это просто путь, по которому может течь электричество.

И с помощью этой простой концепции мужчины и женщины начали строить безумно сложные цепи, которые отправили человечество в космос и в глубины наших глубочайших океанов. А пока постараемся упростить задачу и составим нашу первую схему. Вот что вам понадобится, если вы хотите продолжить:

• (1) аккумулятор 9 В
• (1) Резистор 470 Ом
• (1) Стандартный светодиод
• (3) Измерительные провода с зажимами типа «крокодил»

Шаг 1 – Добавление источника питания

Возвращаясь к нашему правилу трех, первое гласит, что электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому. Итак, это означает, что нам нужен какой-то источник питания в этой цепи, мы добавим нашу батарею на 9 В.

Начало нашей схемы начинается с батареи 9В.

Правило 1 теперь выполнено. У нас есть какой-то источник питания, у которого высокое напряжение на положительном конце (+) и 0 В на отрицательном конце (-). Но все это электричество будет потрачено зря, если мы не будем с ним что-то делать, так что давайте дадим ему немного работы (нагрузку).

Шаг 2 – Добавление работы

Теперь мы хотим, чтобы электричество поработало за нас, прежде чем оно успокоится, поэтому давайте включим простой светодиодный индикатор.Скорее всего, вы видели их повсюду: на вашей елке, фонариках, лампочках и т. Д. Итак, мы возьмем этот светодиод и поместим его с другой стороны нашей батареи.

Единственное, что следует упомянуть о светодиодах, – это то, что они очень чувствительны и не могут пропускать слишком много энергии, поэтому нам нужно добавить так называемый резистор. Мы не будем сейчас вдаваться в подробности, но просто знаем, что резистор будет действовать так, как сказано в его названии, – противостоять потоку электричества, достаточному для того, чтобы наш светодиод справился с ним. Разместим резистор слева от светодиода.

Добавляем немного работы в нашу схему с помощью светодиода и резистора.

Отлично, Правило 2 выполнено, и у нашего электричества есть над чем поработать. Но у него нет возможности завершить свою работу без пути, давайте добавим это сейчас.

Шаг 3 – Указание пути

Эта деталь проста, нам просто нужно соединить наши зажимы типа «крокодил» между всеми компонентами нашей схемы. Если вы сделаете это правильно, то ваш светодиод будет ярко светить! Помните, что при подключении проводов к батарее всегда подключайте сначала положительный конец, а затем отрицательный.Посмотрите на картинку ниже, чтобы увидеть, как все это должно быть связано вместе.

Теперь у нашего электричества есть проход с добавленными зажимами из кожи аллигатора

Типы цепей

Теперь, прежде чем вы убежите в дикую природу и создадите свои собственные схемы, вам нужно знать о двух способах описания схемы, один из которых может испортить жизнь вашей схемы, они включают:

Замкнутый или открытый контур

Цепь считается замкнутой цепью , когда есть полный путь, по которому может проходить электричество. Это также называется полной схемой. Теперь, если ваша цепь не работает должным образом, это означает, что это разомкнутая цепь . Это может быть вызвано несколькими причинами, включая неплотное соединение или обрыв провода.

Вот простой и наглядный способ понять разницу между замкнутой и разомкнутой цепями. Посмотрите на схему ниже и обратите внимание, что это та же самая цепь, которую мы создали выше, только теперь в ней есть переключатель.

Вот схема цепи, которую мы сделали выше.Обратите внимание на добавление переключателя.

Прямо сейчас переключатель поднят, и вы увидите, что электричество не имеет плавного пути, поскольку переключатель разрывает соединение. Это разомкнутая цепь. Но что произойдет, если щелкнуть выключателем?

Теперь наш выключатель срабатывает, замыкая цепь, позволяя электричеству течь к нашему светодиоду!

Ага! Теперь вы только что проложили полный путь для вашего электричества, и ваш светодиод загорится! Это замкнутая схема.

Короткое замыкание

Тогда есть короткое замыкание . Если вы не даете своей схеме никакой работы, но все же обеспечиваете некоторую мощность, приготовьтесь к некоторым проблемам. Посмотрите на нашу схему ниже, мы вынули светодиод, резистор и переключатель, оставив только медный провод и батарею.

Вот цепь, которая скоро станет коротким замыканием! Без какой-либо работы эта батарея скоро сгорит.

Если мы соединим эту штуку вместе в ее физическом виде, то аккумулятор и провод сильно нагреются, и в конечном итоге батарея разрядится.Почему так происходит? Когда вы даете электричеству некоторую работу в цепи, такую ​​как зажигание светодиода или вращение двигателя, это ограничивает количество электричества, которое будет проходить через вашу цепь.

Но в ту минуту, когда вы прекращаете работу своей схемы, электричество сходит с ума и бежит по своему пути на полной скорости, и ничто его не сдерживает. Если вы позволите этому случиться в течение длительного периода времени, то обнаружите, что у вас поврежден блок питания, разряженная батарея или, может быть, что-то еще хуже, например, пожар!

Ух ты! Не пытайтесь делать это дома. Вот здоровенная батарея фонаря на 12 В, замкнутая во имя науки. (Источник изображения)

Итак, если вы когда-либо работали с цепью, и ваш провод или батарея сильно нагреваются, тогда немедленно выключите все, и ищите любые короткие замыкания.

Ты теперь опасен

Итак, молодой мастер электроники, теперь у вас есть вся информация, необходимая для управления скромной схемой. Поняв, как работает схема, вы скоро сможете выполнять проекты любых форм и размеров.Но прежде чем начать собственное путешествие, вспомните Руководящее правило троек:

.

• Правило 1 – Электричество всегда будет течь от более высокого напряжения к более низкому.
• Правило 2 – Электричество всегда требует работы.
• Правило 3 – Электричество всегда требует дороги.

И если ваша схема когда-нибудь станет очень горячей, выключите ее! У вас короткое замыкание.

Готовы построить свою первую схему сегодня? Попробуйте Autodesk EAGLE бесплатно.

Электрические сокращения – archtoolbox.com

Список сокращений, используемых в наборе технических чертежей, варьируется от офиса к офису. Обязательно проверьте переднюю часть набора чертежей на предмет сокращений, используемых в этом конкретном наборе чертежей.

9088 AC 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 Кондиционер 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 908 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 Коммутатор 907 9 0792 907 907 907 EM 907 EP 907 907 907 907 907 907 GFC 907 907 или Pull Box Панель 907 87 9088 RC7 907 907 RCCB Прерыватель 907 907 9 0788 SYM 907 Вт

#	Номер
Ом	Ом
Φ	Фаза
A	Амперы
AFCI	Прерыватель цепи дугового замыкания
AHU	Устройство обработки воздуха
AIC	Ампер Разрывная способность
ATC	Автоматический контроль температуры
AWG	AWG	Американский калибр проводов
BTU	Британские тепловые блоки
C	907 907 907	907 Кабель		907 CAT 907 Антенны телевидения 90 789
CB	Critical Branch
C / B	Автоматический выключатель
CBM	Сертифицированный производитель балласта
CCT	Цепь (также:	Замкнутая система телевидения
CD	Candela
CIR	Цепь (также: CCT, CKT)
CKT	Цепь (также: CCT 907 907 907 907 907 907 907 907IR 907 907 907 Токоограничивающий предохранитель
CPT	Трансформатор мощности управления
CT	Трансформатор тока
CU	Медь
дБ	907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 907 908 907 907 907 907 907 908	DIA	Диаметр
EB	Отделение оборудования
EC	Электротехнический кодекс или подрядчик по электротехнике
EF	Вытяжной вентилятор
ELEV	Лифт
EM		Аварийное питание
EPO	Аварийное отключение питания (кнопка или переключатель)
EWC	Электрический охладитель воды
F	Предохранитель
FAA	Сигнализатор пожарной тревоги
FLA	Ампер полной нагрузки
FMC	Гибкий металлический кабелепровод
G	Заземление
GND	Земля 907 89
GRMC	Жесткий оцинкованный металлический трубопровод
HOA	Ручной автоматический выключатель
HVAC	Отопление, вентиляция, кондиционер	Институт инженеров по электротехнике и электронике
IG	Изолированная земля
IMC	Промежуточный металлический кабелепровод
INT	Блокировка
KC 907 0 Круглый
KC	Киловольт-ампер
КВАР	Киловольт-ампер, реактивный
LFMC	Жидкостный герметичный гибкий металлический трубопровод
907 907 9088 LTG 907 9088 MC	Металл Cl ad Кабель
MCB	Главный автоматический выключатель
MCC	Центр управления электродвигателем
MCP	Защита цепи двигателя
	Минеральное покрытие 907 907 907 907 Только
МВт	Мегаватт
NC	Нормально закрытый
NEC	Национальный электротехнический кодекс
NEMA	Национальная ассоциация производителей электротехнической продукции 9088 NEMA	Национальная ассоциация производителей электрооборудования 9088
NL	Ночник
НЕТ	Нормально открытый или номер
P	Полюс
PB	Кнопка 907
PWR	Питание
PT	Трансформатор напряжения
Кол-во	Количество
REQ	Требуется
Устройство остаточного тока
RMC	Жесткий металлический кабелепровод
RMS	Среднеквадратичный
RNC	907 907 907 907 907 Удаленная испытательная станция 907
RTU	Блок на крыше
SE	Служебный вход
SEB	Сервисный блок конечной линии или сервисный электрический блок
SP	Запасной	Shunt
SW	Переключатель
Симметричный
TEL	Телефон
TGB	Шина заземления электросвязи
TMCB	907 907 907 U07 907 908 907 U07 Лаборатория Underwriters
В	Вольт
ВА	Вольт-ампер
VFD	Частотно-регулируемый привод
Трансформатор напряжения
WH	Водонагреватель
WP	Всепогодный или водонепроницаемый
XFMR	Трансформатор

Статья обновлена: 15 февраля 2021 г.

Электроэнергетика | Город Сан-Маркос, Техас

Обновлено: 2.22.202 17:05

Жители могут вернуться к нормальному потреблению электроэнергии и воды, но всегда приветствуется сохранение наших ресурсов.

Electric Update

San Marcos Electric Utility завершила все ремонтные работы, связанные с ураганом, вчера днем, чтобы вернуть обслуживание нескольким последним клиентам, у которых были локальные отключения.

Проблемы с отчетами

В связи с повышением температуры городской колл-центр временного зимнего климата будет закрыт с 8 часов вечера.м. Воскресенье. Если вам нужно сообщить о проблеме с водой у вас дома или на работе, напишите по электронной почте «Водопровод / канализация» или позвоните по телефону 512.393.8010. Чтобы сообщить об отключении электроэнергии, напишите в Electric Utilities или позвоните по телефону 512.393.8313

Boil Water Advisory

С эффективного воскресенья, 21 февраля 2021 года, город Сан-Маркос отменил рекомендацию по кипячению воды для всех потребителей воды города Сан-Маркос, поскольку тестирование подтвердили, что наша вода безопасна для питья.

По состоянию на вчерашний день все ремонтные работы городской системы водоснабжения были завершены, и давление в общей системе водоснабжения стабилизировалось до уровня, позволяющего собирать пробы воды в соответствии с требованиями Техасской комиссии по качеству окружающей среды.Затем эти образцы были отправлены на лабораторные испытания, и результаты, полученные ранее сегодня, подтвердили, что никакого загрязнения не произошло.

Тарифы на коммунальные услуги

Многие жители обеспокоены резким скачком тарифов на коммунальные услуги из-за сообщений, публикуемых в государственных и национальных СМИ. Электроэнергетическое предприятие Сан-Маркос (SMEU) – это муниципальное коммунальное предприятие, принадлежащее городу Сан-Маркос, и тарифы устанавливаются постановлением города в координации с бюджетным процессом города. В настоящее время тарифы для клиентов МСЭУ повышаться не будут.Тем не менее, использование клиентами, вероятно, будет намного выше обычного из-за почти двух недель чрезвычайно холодной погоды, которые мы испытали, что может привести к более высоким, чем обычно, счетам в этот расчетный период.

Информация об использовании Customer Connect

Если ваш график использования в Customer Connect показывает использование в те дни, когда у вас не было электричества, обратите внимание, что так информация отображается во время отключения электроэнергии, но с вас не взимается плата за электричество. использование в те времена.Утилита San Marcos получает информацию с вашего интеллектуального счетчика через регулярные промежутки времени, и эти ежедневные показания можно увидеть в Customer Connect на вкладке «Мое использование». Во время отключения электроэнергии эти показания могут быть недоступны, поэтому система оценивает ваше ежедневное использование, что может привести к неточным результатам в Customer Connect.

Система, используемая для отображения ежедневных показаний на графиках в Customer Connect, отделена от городской биллинговой системы. Система выставления счетов использует только общее количество фактических киловатт-часов, использованных вашим счетчиком в конце цикла выставления счетов. Клиенты будут платить только за фактические киловатты, использованные в течение цикла выставления счетов дома или на работе, поэтому имейте это в виду, просматривая информацию об использовании Customer Connect в те дни, когда у вас не было электричества.

Обновление воды

Вода восстановлена ​​для всех клиентов.

Часто задаваемые вопросы по утилите Winter Weather Event \ Evento de Clima Invernal Preguntas Frecuentes Sobre Utilidades

Город Сан-Маркос знает, что у наших коммунальных предприятий есть много вопросов после Зимнего шторма на прошлой неделе и отключений, предписанных ERCOT.Следующие часто задаваемые вопросы помогут найти ответы на вопросы об отключениях электроэнергии, вашем счете за коммунальные услуги и о том, как это событие может повлиять на расценки на коммунальные услуги. Мы будем информировать наших клиентов по мере появления новой информации в ближайшие недели.

Сьюдад-де-Сан-Маркос сабе que nuestros clientes de utilidades tienen muchas preguntas después del Evento de Tormenta Invernal de la semana pasada y los cortes de energía required de ERCOT.