Колебания напряжения в сети это: Колебания напряжения в сети | У электрика.ру

Содержание

Колебания напряжения в сети | У электрика.ру

Разобраться в явлении, именуемом «скачками», «прыжками» и «проседанием», следует для понимания последствий, которые могут наступить вследствие этих процессов. Любое колебание напряжение в сети – это отклонение от стандартов качества потребления. Разобраться в причинах происходящего довольно сложно, но необходимо для максимальной нейтрализации вредного фактора.

Основные показатели качества

Описать порядок всех норм официальных измерений и существующие требования к стандартам параметров электроэнергии не представляется возможным в рамках одного обзора. Для непосвященного читателя очень сложно разобраться в хитросплетениях огромного количества сложных и объемных формул и прочесть десятки страниц текстов, размещенных в ГОСТах. Рассмотрим только обобщенные понятия существующих норм по качественным характеристикам и некоторые, часто встречающиеся, виды отклонений.

Основные показатели:

отклонение напряжения на конкретном отрезке времени;
выявленный размах имеющегося изменения;
специальный коэффициент трансформации синусоидальности графического изображения кривой напряжения;
коэффициент, характеризующий гармоническую составляющую n-ого порядка;
номинальная доза фликера;
коэффициент для определения несимметрии напряжения в случае обратной последовательности;
появившееся отклонение частоты;
показатель несимметрии для варианта с нулевой последовательностью;
выявленная длительность имеющегося провала напряжения;
наличие импульсного напряжения;
характеристики перенапряжения временного типа.

Ознакомившись с основной информацией об этих показателях и их особенностями, вы приобретаете надежный инструмент для борьбы с плохим качеством и сможете вовремя предотвратить все его негативные последствия для вашего дома.

Явление отклонения напряжения

К числу самых главных параметров качества относится имеющееся в сети отклонение рабочего напряжения.

Рассмотрим нормы, которые установлены для данного значения. К ним относятся нормальные и предельно допустимые показатели установившегося отклонения. Определяются они на выводах в зонах приема энергии. Обычно на практике данная величина равняется +5, +10 % от рабочих стандартов напряжения в нашей сети. Для замеров существует строгое правило – выполнять их на протяжении, как минимум одной минуты.

В перечень нормальных отклонений входят все параметры, укладывающиеся в диапазон 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В). А вот в случае с предельными показателями применяется следующая раскладка – диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В).

Есть четко регламентируемая норма обозначить качество потребляемого электричества. Все имеющиеся отклонения отрицательного и положительного вида в конкретной точке передачи находятся в рамках 10 % от известных потребителю согласованных параметров напряжения на протяжении всего времени в течение недели.

Колебания

Вторым по важности моментом является этот показатель. Для колебания характерны такие показатели, как доза фликера и размах изменения.

Во многом все значения идентичны стандартам отклонения с одной особенностью – длительность процесса составляет меньше минуты. Для нормально допустимого колебания существует такая норма – диапазон в 5 %, то есть: +/-5 % (от 209 В до 231 В). Для предельного принято такое значение – 10 %, то есть: +/-10 % (от 198 В до 242 В).

Не упускайте из внимания важный нюанс – не следует путать положения двух ГОСТов, которые определяют нормы качества для сетей и для питания. Первый из них регламентирует правила для поставщиков энергии, а второй – к приборам по параметрам нормальной работы.

Провал

Эта величина характеризуется временем своего проявления. В сетях с номиналом до 20 000 В предельным числом для данного показателя является 30 секунд. Выдержки сроков релейной защиты и срабатывания автоматики определяют длительность автономного устранения провала в любой точке в автоматическом режиме.

Значение падения до 0,9U и протяженность подобного процесса определяют начало провала. Максимальная длительность – 30 секунд. В отдельных случаях параметры провала могут достигать 100 %.

Перенапряжение

Определяется коэффициентом временного порядка. Более 342 В – предел, за которым необходимо принимать в расчет данную величину. Верхняя граница в ГОСТах не обозначена. Временной отрезок чрезвычайно короткий – не превышает 1 секунды.

Виды отклонений

На приведенных рисунках показаны возможности определения качественных показателей потребляемого электричества. Здесь вы можете отыскать отклонения по всем параметрам и четко определиться по характеристикам вышерассмотренных нарушений.

Коротко об улучшении качества

В создавшейся ситуации с имеющимися значительными отклонениями параметров питающей сети от положенных стандартов, в первую очередь обратитесь к обслуживающему вас поставщику электричества. Для этого оформите официальный запрос к данной организации.

Может случиться так, что добиться конкретных результатов при таких административных действиях не удастся. В таком случае, используйте средства защиты специального назначения.

Для улучшения всех качественных характеристик существует много модификаций устройств типа стабилизаторов напряжения, приборов, обеспечивающих питание в бесперебойном режиме.

Поделиться ссылкой:

Похожее

Колебания напряжения

Колебания напряжения – нормируемые показатели по ГОСТ 13109-97 (нормы качества электрической энергии).

Характеризуются следующими показателями:

размах изменения напряжения;
доза фликера.

Причины выхода показателей за пределы норм состоят в использовании потребителей электрической энергии с быстропеременными режимами работы, сопровождающимися резкими изменениями мощности (главным образом реактивной) нагрузки. Наиболее распространенными потребители электрической энергии, порождающие колебания напряжения являются:

тяговые подстанции;
приводы реверсивных прокатных станов;
дуговые сталеплавильные печи;
сварочные аппараты;
электролизные установки.

Влияние колебания напряжения на работу потребителей электрической энергии

При резких изменениях токовой нагрузки происходит столь же резкое изменение эквивалентных параметров потребителей электрической энергии, в результате чего имеет место модуляция во времени амплитуд и фаз вынужденных составляющих мгновенного тока как основной, так и кратных ей высших несущих частот. В некоторых случаях возможно также появление свободных составляющих. Все это приводит к увеличению суммарных активных потерь в сети.

К числу потребителей электрической энергии чрезвычайно чувствительных к колебаниям напряжения относятся осветительные приборы, особенно лампы накаливания и электронная техника.

Колебания напряжения вызывают мигание ламп накаливания (фликер эффект), что порождает неприятный психологический эффект у человека, утомление зрения и организма в целом. Это ведет к снижению производительности труда, а в ряде случаев и к травматизму.

Колебания напряжения нарушают нормальную работу и уменьшают срок службы электронной аппаратуры: устройств телефонно-телеграфной связи, теле-, радио-, приемо-передающей аппаратуры, офисной и бытовой техники.

При значительных колебаниях напряжения могут быть нарушены условия нормальной работы электродвигателей, возможно отпадание контактов магнитных пускателей с соответствующим отключением работающих двигателей.

Колебания напряжения с размахом (10 … 15) % могут привести к выходу из строя конденсаторных батарей, а также вентильных преобразователей. На металлургических заводах возможно разрушение сердечников индукционных плавильных печей. Снижается производительность электролизных установок, сокращается срок их службы вследствие повышенного износа анодов. Колебания амплитуды и фазы напряжения вызывают колебания электромагнитного момента, активной и реактивной мощностей синхронных генераторов предприятий, а это сказывается на экономичности работы станции. Колебания фазы напряжения вызывают вибрации электродвигателей, механических конструкций и трубопроводной арматуры. В последнем случае снижается усталостная прочность металла, сокращается срок его службы.

Ответственность и меры компенсации

Согласно ГОСТ 13109-97 виновниками возникновения колебаний напряжения являются потребители с резкопеременной нагрузкой. Их компенсация осуществляется путем применения быстродействующих источников реактивной мощности, способных компенсировать изменения реактивной мощности.

Для снижения влияния резкопеременой нагрузки на чувствительные приемники электрической энергии применяют способ разделения, при котором резкопеременную и чувствительную к колебаниям напряжения нагрузки присоединяют к разным трансформаторам.

Также для этой цели применяют трансформаторы с расщепленной обмоткой и сдвоенные реакторы.

Колебания напряжения, нормы, параметры, характеристики, отклонения

Колебания напряжения имеют две основные характеристики — диапазон изменения напряжения BU и параметр качества электроэнергии — доза фликера Р (в виде относительной единицы).

Максимально допустимые значения диапазона изменения напряжения BU, при разных колебаниях напряжения в точках, где имеются присоединения к электрическим сетям, форма огибающей линии которых представляется в виде меандра (рис. 10.1), зависит от интервала между основными изменениями напряжения или от частоты происходящего повторения изменений разного напряжения (FBUT). Эти значения можно определить кривой линией 1 (рис. 10.2). Для всех потребителей электрической энергии, которые находятся в помещениях, где используются лампы накаливания и существует потребность повышенного зрительного напряжения, эти значения определяются кривой 2 (рис. 10.2).

Максимальное предельное значение суммы двух параметров — размаха зафиксированных изменений напряжения BU и установившегося отклонения измеренного напряжения в тех точках, где происходит присоединение к электрическим сетям, напряжение которых напряжением 0,38 кВ приблизительно равно ±10 % от показателей номинального напряжения.

Для PSt (кратковременной дозы фликера) максимальное значение при всех колебаниях напряжения с формой, которая отличается от меандра, равно 1,38. При тех же колебаниях измеренного напряжения для Ри (длительной дозы фликера) будет равно 1,0.

Значение PSt определяют на временном интервале наблюдения 10 мин, а Ри определяют на временном интервале наблюдения, который равен 2 часам.

При колебаниях напряжения, форма которых отлична от меандра, максимально предельное значение для PSt у потребителей, которые используют лампы накаливания в тех помещениях, где необходимо повышенное зрительное напряжение будет равно 1,0, а для Ри в этих точках предельное значение будет равно 0,74.

где Ui Ui+1 — значения следующих один за другим экстремумов или экстремума и горизонтального участка огибающей среднеквадратичных значений напряжения основной частоты, определенных на каждом полупериоде основной частоты, В, кВ.

Размах bUt, где Ui и Ui+1 в соответствии с рис. 10.1 — это максимальные значения, которые следуют друг за другом или максимальное значение и горизонтальный промежуток, который охватывает всевозможные среднеквадратичные значения напряжения частоты, которые определяются каждым полупериодом основной частоты.

Если промежуток времени между последним значением одного изменения и первоначальным значением следующего изменения, происходящего в том же направлении, будет менее 30 мс, то эти изменения будут рассматриваться как одно, сам промежуток времени между всеми изменениями напряжения — это начальные моменты изменений напряжения, которые следуют один за другим.

Числовые значения, которые соответствуют формулам (10.5) — (10.8), приведены в виде таблицы 10.1.

Во время периодических колебаний напряжения, которые имеют форму меандра, качество поступающей электрической энергии, считается соответствующим необходимым требованиям, если разница измеренных значений изменений напряжения не будет превышать значения, которые определяются по кривым на рис. 10.2 для Гщ — частоты повторения изменений напряжения или промежутка между изменениями напряжения.

С помощью фликерметра — специального средства измерения, можно оценить соответствие колебаний нормам при любой форме непериодических и периодических колебаний напряжения.

Оценить можно и аналитическими методами с помощью средств измерений, если имеется запись огибающей линии среднеквадратичных значений напряжения на промежутке времени измерений.

Если каждая кратковременная доза фликера (PSt) и каждая длительная доза фликера (Ри), определенная с помощью ее измерения в течение 24 часов или расчетом аналитическими методами, не будет превышать максимально допустимых значений, то качество такой электрической энергии будет считаться соответствующим требованиям стандарта по дозе фликера.

Колебание напряжения в сети (скачки, низкое/высокое напряжение) Интепс

   Для того чтобы разобраться в причинах колебания напряжения в домашней сети, в том числе и при включении нагрузки, с начала надо понять какие процессы на это влияют. Большинство людей, не имеющих глубоких познаний в области электричества, считают, что у них в розетке ровно 220 Вольт и так оно и должно быть, ни меньше, ни больше. Попробуем разобраться во всем этом. Итак, по порядку…
   Предположим, что у нас идеальный источник энергии, внутренним сопротивлением которого можно пренебречь, и к нему напрямую подсоединена нагрузка. Тогда можно смело утверждать, что напряжения на источнике энергии и на нагрузке равны и не меняются при изменении величины нагрузки
Uип=Uн.
   Но на самом деле, между источником питания (трансформаторной подстанцией) и обычными потребителями электрической энергии большое количество различных элементов, которые участвуют в передаче энергии от источника до потребителя. К ним относятся сами линии электропередач (провода, шины), различные разъединители, автоматические выключатели, предохранители, счетчики и т.д. Все это в сумме создает дополнительную внутреннюю нагрузку в системе передачи электроэнергии, а, как известно, на каждой нагрузке возникает падение напряжения в зависимости от величины этой нагрузки. При отсутствии внутренней нагрузки ток в линии рассчитывался бы по формуле:
Iн=Uип/Rн, где Uип – напряжение источника питания, Rн – сопротивление нагрузки.
Тогда как с внутренней нагрузкой, ток уже рассчитывается по формуле:
Iн=Uип/Rвн+Rн, где Rвн – сопротивление внутренней нагрузки
Отсюда следует, что снижение напряжения ΔUвн на внутренней нагрузке Rвн равно:
ΔUвн=Iн х Rвн
А напряжение на нагрузке Uн рассчитывается по формуле второго закона Кирхгофа:
Uн=Uип-ΔUвн.
Из формулы видно, при подсоединении нагрузки напряжение снижается на величину падения напряжения на внутренней нагрузке передающей линии электропередач. Соответственно, с повышением нагрузки увеличивается и падение напряжения на внутренней нагрузке линии, что и является фактом снижения напряжения на нагрузке.
   Теперь, когда понятно за счет чего происходит изменение напряжения в сети, рассмотрим конкретные причины:

1. Плохой контакт.
Эта причина является самой распространенной, поэтому если у вас вдруг начались проблемы с морганием света, особенно при включении какой-либо нагрузки, то в первую очередь необходимо провести профилактические работы по проверке и протяжке всех основных электрических соединений. Такую работу лучше доверить опытному электрику, т.к. причина может быть как в щите, так и в любой распределительной коробке или в общедомовой линии электропередач. При плохом контакте в соединении увеличивается нагрев контактирующих поверхностей, вследствие этого происходит окисление контакта, что в свою очередь еще хуже влияет на соединение. Это может привести к полной потере контакта (обрыву, разрушению) и даже к возгоранию изоляции проводников. То есть, по сути, плохой контакт не что иное, как дополнительное внутреннее сопротивление в линии, на котором и происходит падение напряжения, отражаясь, например, на мигании света.

2.   Малое сечение электропроводки.
   Данная причина возможна в старых зданиях, где при строительстве было заложено малое сечение электропроводки (толщина) ввиду отсутствия в то время мощных потребителей. И действительно, еще каких-то тридцать лет назад в быту не было ничего мощнее утюга, а сейчас у каждого огромное количество разных электроприборов: стиральные машины, микроволновые печи, духовки, пылесосы, чайники и т.д. При подключении большого числа энергоемких приборов к сети, которая не была рассчитана на большую мощность, также происходит проседание напряжения из-за сопротивления электропроводки. Омическое сопротивление проводника (электропроводки) обратно пропорционально сечению этого провода, соответственно, чем меньше сечение провода, тем больше его сопротивление. Сечение провода и текущий по нему ток можно сравнить с туннелем и идущим по нему человеком. Чем уже туннель, тем сложнее по нему продвигаться, так и току по проводам. Соответственно, чем больше ток нагрузки и меньше сечение проводов, тем больше падение на этих проводах. Такая причина возможна и в случае неправильно выбранного сечения провода при прокладке электропроводки.
   В данной ситуации может помочь только замена электропроводки на провода с большим сечением (рассчитанным под данную нагрузку).

3. Большое количество потребителей на одной линии.
Довольно часто можно услышать такие жалобы, что когда сосед пользуется мощной нагрузкой (например – электро сауна, мощный станок), то у другого соседа свет то притухает, то ярко вспыхивает. Стоит понимать, что все потребители (дома) подключены к линии электропередач параллельно, поэтому если кто то из соседей включает мощную нагрузку, то напряжение начинает проседать не только у него, но и у всех, кто подключен к этой линии. Величина изменения напряжения в сети также зависит и от времени суток. Чаще всего колебания напряжения возникают в час пик, когда большая часть потребителей пользуются электроприборами (вечернее время и выходные).

4.   Несимметричная нагрузка.
   В бытовых электросетях, где в основном преобладает однофазная нагрузка (ТВ, ПК, стиральные машины, холодильники и т.д.), энергетикам зачастую сложно распределить равномерно потребителей по всем трем фазам линии электропередач, т.к. они самостоятельны и включаются в разное время. Основной причиной увеличения потерь в данном случае является несимметричная нагрузка, из-за которой сильно возрастают потери в трансформаторе подстанции.
   Устранить причины колебаний напряжения, описанных в пунктах 3 и 4, поможет стабилизатор напряжения переменного тока. При подборе стабилизатора нужно учесть диапазон его входного напряжения, который должен быть шире значения колебаний напряжения в вашей электросети. Мощность выбираемого стабилизатора напряжения всегда лучше рассчитывать с запасом на 25-30%. Подробнее как выбрать стабилизатор здесь: ссылка.

Колебания напряжения – это… Что такое Колебания напряжения?

5.3 Колебания напряжения

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

– размахом изменения напряжения;

– дозой фликера.

Нормы приведенных показателей установлены в 5.3.1 – 5.3.5.

5.3.1 Предельно допустимые значения размаха изменения напряжения dU_t в точках общего присоединения к электрическим сетям при колебаниях напряжения, огибающая которых имеет форму меандра (см. рисунок Б.1), в зависимости от частоты повторения изменений напряжения F_d_Ut или интервала между изменениями напряжения Dt_i_,_i₊₁ равны значениям, определяемым по кривой 1 рисунка 1, а для потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания, в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, – равны значениям, определяемым по кривой 2 рисунка 1. Перечень помещений с разрядами работ, требующих значительного зрительного напряжения, устанавливают в нормативных документах, утверждаемых в установленном порядке.

Рисунок 1 – Предельно допускаемые размахи изменений напряжения в зависимости

Методы оценки соответствия размахов изменений напряжения нормам, установленным в 5.3.1, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, приведены в приложении В.

5.3.2 Предельно допустимое значение суммы установившегося отклонения напряжения dU_y и размаха изменений напряжения dU_t в точках присоединения к электрическим сетям напряжением 0,38 кВ равно ±10 % от номинального напряжения.

5.3.3 Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера Р_St при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, равно 1,38, а для длительной дозы фликера Р_Lt при тех же колебаниях напряжения равно 1,0.

Кратковременную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 10 мин. Длительную дозу фликера определяют на интервале времени наблюдения, равном 2 ч.

5.3.4 Предельно допустимое значение для кратковременной дозы фликера Р_St в точках общего присоединения потребителей электрической энергии, располагающих лампами накаливания в помещениях, где требуется значительное зрительное напряжение, при колебаниях напряжения с формой, отличающейся от меандра, равно 1,0, а для длительной дозы фликера Р_Lt в этих же точках равно 0,74.

5.3.5 Метод расчета кратковременных и длительных доз фликера для колебаний напряжения с формой, отличающейся от меандра, приведен в приложении В.

Допустимое отклонение напряжения по ГОСТ: допустимые значения

При проектировании электроприборов, в том числе и бытовой техники, учитываются номинальные характеристики сети, от которой они будут работать. Но в системах электроснабжения могут происходить процессы, вызывающие отклонения от номинальных параметров. Допустимое отклонение напряжения в сети, частоты, а также других характеристик, регулируется требованиями ГОСТ 13109-97 (международный стандарт, принятый в России, Республике Беларусь, Украине и в большинстве других стран СНГ). Приведем информацию о допустимых нормах отклонений и вызывающих их причинах.

Нормы напряжения в электросети по ГОСТу

В нормативном документе определено несколько показателей, позволяющих характеризовать качество электроэнергии в точках присоединения (ввод в сети потребителей). Перечислим наиболее значимые параметры и приведем допустимые диапазоны отклонений для каждого из них:

Для установившегося отклонения напряжения не более 5,0% от номинала (допустимая норма) при длительном временном промежутке и до 10% для краткосрочной аномалии (предельно допустимая норма). Заметим, что данные показатели должны быть прописаны в договоре о предоставлении услуг, при этом указанные нормы должны отвечать действующим нормам. Например, для бытовых сетей (220 В) быть в пределах 198,0-220,0 В, а для трехфазных (0,40 кВ) – не менее 360,0 В и не более 440 Вольт.
Перепады напряжения, такие отклонения характеризуются амплитудой, длительностью и частотой интервалов. Нормально допустимый размах амплитуды не должен превышать 10,0% от нормы. К перепадам также относят дозу фликера (мерцание света в следствии перепадов напряжения, вызывают усталость), это параметр измеряется специальным прибором (фликометром). Допустимая краткосрочная доза – 1,38, длительная – 1. Пример устоявшегося отклонения и колебания напряжения
Броски и провалы. К первым относятся краткосрочные увеличения амплитуды напряжения, превышающие 1,10 номинала. Под вторым явлением подразумевается уменьшение амплитуды на величину более 0,9 от нормы, с последующим возвращением к нормальным параметрам. Ввиду особенностей природы процессов данные отклонения не нормируются. При частом проявлении рекомендуется установить ограничитель напряжения (для защиты от бросков) и ИБП (при частых провалах).
Перенапряжение электрической сети, под данным определением подразумевается превышение номинала на величину более 10% длящееся свыше 10-ти миллисекунд. Примеры перенапряжения и провала (А), бросков (В)
Несимметрия напряжения. Допустимое отклонение коэффициента несимметрии от нормы – 2,0%, предельное – 4,0%.
Несинусоидальность напряжения. Определяется путем расчета коэффициента искажения, после чего полученное значение сравнивают с нормативными значениями. Пример нарушения синусоидальности напряжения
Отклонения частоты. Согласно действующим требованиям нормально допустимое отклонение этого параметра 0,20 Гц, предельно допустимое – 0,40 Гц.

Основные причины возникновения отклонения напряжения в сети

Теперь рассмотрим, что могло вызвать изменение характеристик сети:

Установившиеся отклонения напряжения связывают со следующими причинами:

Увеличение величины нагрузки из-за подключения одного или нескольких мощных потребителей. Характерный пример – сезонное увеличение нагрузки на энергосистемы ввиду подключения обогревательного оборудования, а также суточные пики.
Увеличение числа потребителей без модернизации энергосистемы.
Обрыв или недостаточное качество контакта нулевого кабеля в трехфазных системах.

При ситуациях, описанных в первом пункте, поставщик нормализует напряжение, используя специальные средства регулирования. В остальных случаях производятся ремонтные работы.

Причина перепадов напряжения связана с потребителями электрической энергии, с резко изменяющейся нагрузкой (как правило, при этом изменяется и реактивная мощность). В качестве примера можно привести металлургические предприятия, оборудованные дуговыми печами. Подобный эффект можно наблюдать при работе сварочного электрооборудования или поршневых компрессорных установок.
Причины минимального напряжения (провалы) в большинстве случаев связаны с КЗ, которые могут возникнуть в сети дома, на линиях ввода или ЛЭП. Длительность провалов варьируется от миллисекунд до секунд, при этом напряжение может уменьшаться до 90% от нормы. Наиболее чувствительна к таким изменениям электроника, нормализовать ее работу можно при помощи ИБП.
Возникновение импульсных напряжений может быть вызвано коммутационными процессами, ударом молнии в ВЛ, а также другими причинами. При этом величина импульса может многократно превышать стандартное напряжение в квартире по ГОСТу. Естественно, что существенное увеличение максимальных значений этого параметра приведет к выходу из строя подключенного к сети оборудования, чтобы не допустить этого, следует использовать ограничитель перенапряжения. Принцип работы этого защитного устройства и схему установки можно найти на нашем сайте. Конструкция ограничителя перенапряжения (ОПН)
При кратковременных перенапряжениях уровень отклонений значительно ниже, чем при бросках, но, тем не менее, это может стать причиной выхода из строя оборудования, включенного в розетки. ОПН в этом случае не спасет, но поможет реле напряжения, которое произведет защитное отключение и после нормализации ситуации восстановит подключение. Пределы изменения срабатывания (диапазон регулирования) можно задать самостоятельно или использовать настройки по умолчанию. Что касается причин, вызывающих перенапряжение, то они связаны с коммутационными процессами и КЗ.
Несимметрия происходит вследствие перекоса нагрузки между фазами. Ситуация исправляется путем транспозиции питающих линий.
Нарушение синусоидальности возникает в тех случаях, когда к энергосистеме подключается мощное оборудование, для которого характерна нелинейная ВАХ. В качестве такового можно привести промышленные преобразователи напряжения с тиристорными элементами.
Частота сети напрямую связана с равновесием активных мощностей источника и потребителя. Если происходит дисбаланс, связанный с недостаточной мощностью генераторов, наблюдается снижение частоты в энергосистеме до тех пор, пока не будет установлено новое равновесие. Соответственно, при избыточных мощностях, происходит обратный процесс, вызывающий повышение частоты.

Последствия отклонения от стандартов

Отклонение от номинальных напряжений может вызвать много нежелательных последствий, начиная от сбоев в работе бытовой техники и заканчивая нарушениями производственных техпроцессов и созданием аварийных ситуаций. Приведем несколько примеров:

Долгосрочные отклонения напряжения сверх установленной нормы приводят к снижению срока эксплуатации электрооборудования.
Броски с большой вероятностью могут вывести из строя электронные приборы и другую технику, подключенную к сети.
При провалах происходят сбои в работе вычислительных мощностей, что увеличивает риски потери информации.
Перекос фаз приводит к критическому повышению напряжения, что вызовет, в лучшем случае, срабатывание защиты в оборудовании, а в худшем – полностью выведет его из строя.
Изменение частоты моментально отразится на скорости вращения асинхронных двигателей, а также приведет к снижению активной мощности. Помимо отклонения приведут к изменению ЭДС генераторов, что вызовет лавинный процесс.

Мы привели только несколько примеров, но и их вполне достаточно, чтобы стало понятно насколько важно придерживаться норм, указанных в настоящих стандартах и ПУЭ.

Колебания напряжения — Студопедия

Колебания напряжения характеризуются размахом изменения напряжения U, частотой повторения изменений напряжения интервалом между изменениями напряжения.

Источниками колебаний напряжения являются потребители электроэнергии с резкопеременным графиком потребления мощности (особенно реактивной). К ним относятся: дуговые сталеплавильные печи, электросварка, поршневые компрессоры и ряд других. При резком возрастании нагрузки происходит резкое увеличение потерь напряжения в ветвях сети, питающих эту нагрузку. В результате резко уменьшается напряжение на приемном узле ветви. При резком уменьшении нагрузки происходит уменьшение потерь напряжения и, следовательно, увеличение напряжения на приемном узле ветви.

Отмечается, что в электрических сетях распространение колебаний напряжения происходит в направлении к шинам низкого напряжения практически без затухания, а к шинам высокого напряжения – с затуханием по амплитуде. Этот эффект проявляется в зависимости от мощности короткого замыкания S_К.3 системы. При распространении колебаний напряжения в любом направлении их частотный спектр сохраняется, а коэффициент затухания или усиления К_δut определяется соотношением

где S_{кз.сист}~ мощность короткого замыкания ступени трансформации; S_н_om_.т– номинальная мощность трансформатора; u_кзт – напряжение короткого замыкания трансформатора.

Таким образом, возникая в какой-либо точке электрической сети и распространяясь по ней, колебания напряжения оказывают отрицательное воздействие на чувствительные к ним электроприемники, в основном на осветительные.

Размах изменения напряжения- разность между следующими друг за другом действующих значений напряжения любой формы, т. е. между следующими друг за другом максимальным и минимальным значениями огибающей действующих значений напряжения.

Огибающая действующих (среднеквадратичных) значений напряжения – ступенчатая временная функция, образованная действующими значениями напряжения, определенными на каждом полупериоде напряжения основной частоты.

Если огибающая действующих значений напряжения имеет горизонтальные участки (при спокойном графике нагрузки), то размах изменения напряжения 5U, определяется как разность между соседними экстремумом (максимумом t/max или минимумом U_min) и горизонтальным участком или как разность между соседними горизонтальными участками (рис. 19.1):

Частота повторения изменения напряжения -число одиночных изменений напряжения в единицу времени:

где m- число изменений напряжения со скоростью изменения более 1 % в секунду за время Т.

Длительность изменения напряжения ∆tіi+1 – интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного значения (см. рис. 19.1).

Ф л и к е р (мерцание) – субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники.

Доза фликера Р – мера восприимчивости человека к воздействию фликера за установленный промежуток времени, т. е. интегральная характеристика колебаний напряжения, вызывающих у человека накапливающееся за установленный период времени раздражение мерцаниями (миганиями) светового потока.

Какой самый худший источник колебаний в системе электропитания?

Электродуговые печи

Электродуговые печи считаются одним из самых серьезных источников колебаний в системе электроснабжения. Циклы загрузки дуговых печей широко варьируются в зависимости от размера и металлургического требования .

Каков наихудший источник колебаний в системе электропитания? (на фото: электродуговая печь 11 кВ; Вилли Путтер через Flickr)

Первая часть цикла состоит из периода плавления , когда твердый заряд расплавляется, и необходимой основной энергии.Поздняя часть цикла называется периодом ; при этом поставляемая энергия имеет только для компенсации потерь тепла . Значительное движение заряда происходит в течение периода плавления с последующим изменением длины дуги на каждой фазе.

Первыми считаются две основные причины колебаний : движение дуг в виде гибких проводников в магнитном поле и в некоторых случаях их затухание и повторный пуск; во-вторых, короткое замыкание графитовых электродов движением лома.

Когда флуктуирующие токи проходят через импеданс сети электропитания, в точке общего напряжения с другими потребителями устанавливается соответствующее колебание напряжения питания (p.c.c.). Мерцание видимого света происходит из-за колебаний напряжения в энергосистеме.

Кроме того, колебания в трех фазах не сбалансированы.

Во время плавления дуговые печи также создают гармоники. Дуговые печи предназначены для работы с низким коэффициентом мощности , скажем, 0.7 и 0,8 . Когда электрод обычно вводится в металлолом, он вызывает мертвое короткое замыкание на одной фазе.

Общее гармоническое искажение, рассчитанное для напряжений (THDU) и токов (THDI) в фазе плавления

Во время короткого замыкания дуговой печи дуговая печь требует большей реактивной мощности от источника питания, в свою очередь, в системе возникает больший провал напряжения.

Гармоническое искажение тока и напряжения вызывает ряд проблем в системах электроснабжения, таких как неправильная работа устройств , преждевременное старение оборудования, дополнительные потери в сетях передачи и распределения, перенапряжения и перегрузки по току.

Явление мерцания не очень сильно влияет на электрооборудование, но физиологическое беспокойство по зрению возникает из-за флуктуаций электрического удара молнии , которые особенно важны для ламп накаливания.

Следовательно, имеет решающее значение для прогнозирования этих эффектов, когда дуговая печь должна быть подключена к сети или когда существующая печь должна быть модернизирована .

Статический компенсатор VAr

Для уменьшения гармонического впрыска в систему, для улучшения коэффициента мощности дуговой печи во время плавления, для поддержки системы питания для компенсации VAr при коротком замыкании дуговой печи и для балансировки трех фаз, реактивного компенсатора VAr нужно.

Статический компенсатор VAr должен быть способен поддерживать систему в соответствии с требованием динамического реактивного раскачивания VAr из-за размаха дуговых печей от разомкнутой цепи к короткому замыканию.

Рисунок 2 – Однолинейная схема (Arc Furnace SVC) – источник: ABB

SVC предлагает эффективные средства для устранения этих недостатков, поскольку он будет поддерживать высокое и стабильное напряжение на шине печи, тем самым способствуя повышению производительности и экономии процесса. Коррекция общего коэффициента мощности для станции, обеспечиваемая SVC, также благоприятно повлияет на экономичность процесса.

В то же время SVC обеспечивает выполнение указанных ограничений относительно колебаний напряжения и гармонических искажений в точке общего соединения.

Посмотрим, как работает дуговая печь…

Базовая схема электродуговой печи

1. Металлолом доставляется в отделение для отходов, расположенное рядом с плавильным цехом.

(Лом, как правило, бывает двух основных сортов: клочок (белые товары, автомобили и другие предметы, изготовленные из аналогичной легковесной стали) и расплавленный металл (большие слябы и балки), а также некоторое количество железа прямого восстановления (DRI) или чугуна для химической промышленности. баланс.)

2. Лом загружается в большие ведра, называемые корзинами, с дверцами «раскладушки» для основания.

(Необходимо следить за тем, чтобы лом был в корзине, чтобы обеспечить хорошее функционирование. Твердый расплав помещается поверх легкого слоя защитной крошки, поверх которой помещается больше клочка. Эти слои должны присутствовать в печи после зарядка)

3. Затем корзину для отходов доставляют в плавильный цех, откидывают крышу печи, и в печь загружают лом из корзины.

(Зарядка – одна из наиболее опасных операций для операторов ЭДП. Много тонн энергии генерируется несколькими тоннами падающего металла; любой жидкий металл в печи часто смещается вверх и наружу твердым ломом, а смазка и пыль на ломе воспламеняется, если камера горячая, что приводит к прорыву огненного шара)

4. После загрузки крыша откидывается над печью и начинается расплавление.

(электроды опускаются на металлолом, пробивается дуга, а затем электроды устанавливаются так, чтобы они просачивались в слой клочка в верхней части корпуса.Для этой первой части операции выбрано более низкое напряжение, чтобы защитить крышу и стены от чрезмерного нагрева и повреждения от дуг.

После того, как электроды достигли тяжелого расплава у основания арматуры и дуги экранированы скрапом, напряжение можно увеличить, а электроды слегка приподнять, удлиняя дуги и увеличивая мощность для расплава. Это позволяет более быстро формироваться расплавленной ванне, сокращая время отводов до момента выпуска.

Кислород также вдувается в металлолом, сжигая или разрезая сталь)

5.Как только достигнуты условия плоской ванны, то есть лом полностью расплавлен, в печь можно загрузить еще одно ведро лома и расплавить его.

(После того, как вторая шихта полностью расплавлена, проводятся операции рафинирования для проверки и корректировки химического состава стали и перегрева расплава выше температуры его замерзания при подготовке к выпуску из теста).

6. Вводится больше шлакообразователей, и в ванну поступает больше кислорода, сжигая примеси, такие как кремний, сера, фосфор, алюминий, марганец и кальций, и удаляя их оксиды в шлак.

(Удаление углерода происходит после того, как эти элементы сгорели в первую очередь, так как они имеют больший ﬂ initjv для кислорода. Металлы, которые имеют более низкую концентрацию кислорода, чем железо, такие как никель и медь, не могут быть удалены посредством окисления и должны контролироваться только с помощью химии лома, например, путем введения прямого восстановленного железа и чугуна, упомянутых ранее)

7. После того, как температура и химический состав будут правильными, сталь выпускают в предварительно нагретый ковш, заполняя печь.

8. Во время и после постукивания печь «поворачивается».
(дверца шлака очищена от затвердевшего шлака, ремонт может быть проведен, а электроды проверены на наличие повреждений или удлинены за счет добавления новых сегментов; по окончании постукивания отверстие для метки заполняется песком).

EAF – Электродуговая печь (ВИДЕО)

Заключение

Желаемая точность постоянного тока может быть увеличена с помощью дополнительных линий Кельвина. В качестве альтернативы этим дополнительным измерительным проводам имеются также интегральные схемы для компенсации падения напряжения на линии без необходимости использования измерительной линии Кельвина. Это полезно, если стоимость чувствительной линии Кельвина слишком высока или если существующие линии должны использоваться без дополнительных смысловых отведений.С помощью этих советов можно легко достичь более высокой точности напряжения.

сетевых устройств Объяснение

Чтобы построить сильную сеть и защитить ее, вам необходимо понимать устройства, которые ее составляют.

Что такое сетевые устройства?

Сетевые устройства или сетевое оборудование – это физические устройства, которые необходимы для связи и взаимодействия между аппаратными средствами в компьютерной сети.

Типы сетевых устройств

Вот общий список сетевых устройств:

Концентратор
Коммутатор
Маршрутизатор
Мост
Шлюз
Модем
Повторитель
Точка доступа

Концентратор

Концентраторы подключения несколько компьютерных сетевых устройств вместе.Концентратор также действует как повторитель, поскольку он усиливает сигналы, которые ухудшаются после прохождения больших расстояний по соединительным кабелям. Концентратор является самым простым в семействе сетевых соединительных устройств, поскольку он соединяет компоненты локальной сети по идентичным протоколам.

Концентратор может использоваться как с цифровыми, так и с аналоговыми данными, при условии, что его настройки были настроены для подготовки к форматированию входящих данных. Например, если входящие данные представлены в цифровом формате, концентратор должен передавать их как пакеты; однако, если входящие данные являются аналоговыми, то концентратор передает их в виде сигнала.

Концентраторы не выполняют функции фильтрации пакетов или адресации; они просто отправляют пакеты данных на все подключенные устройства. Концентраторы работают на физическом уровне модели взаимодействия открытых систем (OSI). Существует два типа концентраторов: простые и многопортовые.

Коммутатор

Коммутаторы обычно играют более интеллектуальную роль, чем концентраторы. Коммутатор – это многопортовое устройство, которое повышает эффективность сети. Коммутатор поддерживает ограниченную информацию о маршрутизации узлов во внутренней сети и позволяет подключаться к таким системам, как концентраторы или маршрутизаторы.Нити локальных сетей обычно подключаются с помощью коммутаторов. Как правило, коммутаторы могут считывать аппаратные адреса входящих пакетов и передавать их в соответствующий пункт назначения.

Использование коммутаторов повышает эффективность сети через концентраторы или маршрутизаторы благодаря возможности виртуальных каналов. Коммутаторы также улучшают сетевую безопасность, потому что виртуальные каналы труднее исследовать с помощью сетевых мониторов. Вы можете думать о коммутаторе как о устройстве, которое обладает одними из лучших возможностей маршрутизаторов и концентраторов вместе взятых.Коммутатор может работать либо на канальном уровне, либо на сетевом уровне модели OSI. Многослойный коммутатор – это коммутатор, который может работать на обоих уровнях, что означает, что он может работать как коммутатор и маршрутизатор. Многоуровневый коммутатор – это высокопроизводительное устройство, поддерживающее те же протоколы маршрутизации, что и маршрутизаторы.

Коммутаторы могут подвергаться атакам распределенного отказа в обслуживании (DDoS); защита от наводнений используется для предотвращения остановки вредоносного трафика. Безопасность порта коммутатора важна, поэтому обязательно защитите коммутаторы: отключите все неиспользуемые порты и используйте отслеживание DHCP, проверку ARP и фильтрацию MAC-адресов.Маршрутизатор

Маршрутизатор

Маршрутизаторы

помогают передавать пакеты по назначению, прокладывая маршрут через море взаимосвязанных сетевых устройств с использованием различных сетевых топологий. Маршрутизаторы являются интеллектуальными устройствами и хранят информацию о сетях, к которым они подключены. Большинство маршрутизаторов можно настроить для работы в качестве межсетевых экранов с фильтрацией пакетов и использования списков контроля доступа (ACL). Маршрутизаторы в сочетании с канальным сервисным блоком / сервисным блоком данных (CSU / DSU) также используются для перевода из фреймов локальной сети в фрейм глобальной сети.Это необходимо, потому что локальные и глобальные сети используют разные сетевые протоколы. Такие маршрутизаторы известны как пограничные маршрутизаторы. Они служат внешним подключением локальной сети к глобальной сети и работают на границе вашей сети.

Маршрутизатор

также используется для разделения внутренних сетей на две или более подсетей. Маршрутизаторы также могут быть подключены внутри к другим маршрутизаторам, создавая зоны, которые работают независимо. Маршрутизаторы устанавливают связь, поддерживая таблицы о местах назначения и локальных соединениях.Маршрутизатор содержит информацию о подключенных к нему системах и о том, куда отправлять запросы, если место назначения неизвестно. Маршрутизаторы обычно передают информацию о маршрутизации и другую информацию, используя один из трех стандартных протоколов: протокол информации о маршрутизации (RIP), протокол пограничных шлюзов (BGP) или открытый кратчайший путь первым (OSPF).

Маршрутизаторы

– ваша первая линия защиты, и они должны быть настроены на пропуск только трафика, разрешенного сетевыми администраторами. Сами маршруты могут быть настроены как статические или динамические.Если они статичны, их можно настроить только вручную и оставить до тех пор, пока они не будут изменены. Если они динамичны, они узнают о других маршрутизаторах вокруг себя и используют информацию об этих маршрутизаторах для построения своих таблиц маршрутизации.

Маршрутизаторы

– это устройства общего назначения, которые соединяют две или более гетерогенные сети. Они обычно предназначены для компьютеров специального назначения, с отдельными сетевыми интерфейсами ввода и вывода для каждой подключенной сети. Поскольку маршрутизаторы и шлюзы являются основой больших компьютерных сетей, таких как Интернет, они обладают специальными функциями, которые дают им гибкость и возможность справляться с различными схемами сетевой адресации и размерами кадров за счет сегментации больших пакетов на меньшие размеры, которые соответствуют новой сети. составные части.Каждый интерфейс маршрутизатора имеет свой собственный модуль протокола разрешения адресов (ARP), свой собственный адрес локальной сети (адрес сетевой карты) и свой собственный адрес интернет-протокола (IP). Маршрутизатор с помощью таблицы маршрутизации знает, какие маршруты может пройти пакет от источника к месту назначения. Таблица маршрутизации, как в мосте и коммутаторе, растет динамически. После получения пакета маршрутизатор удаляет заголовки пакетов и трейлеры и анализирует заголовок IP, определяя адреса источника и назначения, а также тип данных и отмечая время прибытия.Он также обновляет таблицу маршрутизаторов новыми адресами, которых еще нет в таблице. Заголовок IP и информация о времени прибытия заносятся в таблицу маршрутизации. Маршрутизаторы обычно работают на сетевом уровне модели OSI.

Мост

Мосты используются для соединения двух или более хостов или сегментов сети. Основная роль мостов в сетевой архитектуре – хранение и пересылка кадров между различными сегментами, которые соединяет мост. Они используют аппаратные адреса управления доступом к среде (MAC) для передачи кадров.Просматривая MAC-адрес устройств, подключенных к каждому сегменту, мосты могут пересылать данные или блокировать их пересечение. Мосты также можно использовать для соединения двух физических локальных сетей в большую логическую локальную сеть.

Мосты работают только на физическом уровне и канальном уровне модели OSI. Мосты используются для разделения больших сетей на более мелкие секции, располагаясь между двумя физическими сегментами сети и управляя потоком данных между ними.

Мосты во многом похожи на концентраторы, включая тот факт, что они соединяют компоненты локальной сети с идентичными протоколами.Однако мосты фильтруют входящие пакеты данных, известные как кадры, по адресам перед их пересылкой. Поскольку он фильтрует пакеты данных, мост не вносит изменений в формат или содержимое входящих данных. Мост фильтрует и передает кадры в сети с помощью динамической таблицы мостов. Таблица мостов, которая изначально пуста, содержит адреса LAN для каждого компьютера в LAN и адреса каждого интерфейса моста, который соединяет LAN с другими LAN. Мосты, как и концентраторы, могут быть простыми или несколькими.

Мосты в основном потеряли популярность в последние годы и были заменены коммутаторами, которые предлагают больше функциональности. Фактически, коммутаторы иногда называют «многопортовыми мостами» из-за того, как они работают.

Шлюз

Шлюзы

обычно работают на уровнях транспорта и сеанса модели OSI. На транспортном уровне и выше существует множество протоколов и стандартов от разных поставщиков; шлюзы используются для борьбы с ними. Шлюзы обеспечивают трансляцию между сетевыми технологиями, такими как взаимодействие открытых систем (OSI) и протокол управления передачей / Интернет-протокол (TCP / IP).Из-за этого шлюзы соединяют две или более автономных сетей, каждая из которых имеет свои собственные алгоритмы маршрутизации, протоколы, топологию, службу доменных имен, а также процедуры и политики сетевого администрирования.

Шлюзы

выполняют все функции маршрутизаторов и многое другое. Фактически, маршрутизатор с дополнительными функциями трансляции является шлюзом. Функция, которая выполняет преобразование между различными сетевыми технологиями, называется конвертером протокола.

Модем

Модемы (модуляторы-демодуляторы) используются для передачи цифровых сигналов по аналоговым телефонным линиям.Таким образом, цифровые сигналы преобразуются модемом в аналоговые сигналы разных частот и передаются на модем в месте приема. Принимающий модем выполняет обратное преобразование и обеспечивает цифровой вывод на устройство, подключенное к модему, обычно к компьютеру. Цифровые данные обычно передаются на модем или с него по последовательной линии через интерфейс промышленного стандарта RS-232. Многие телефонные компании предлагают услуги DSL, и многие кабельные операторы используют модемы в качестве оконечных терминалов для идентификации и распознавания домашних и личных пользователей.Модемы работают как на физическом, так и на канальном уровнях.

Ретранслятор

Ретранслятор – это электронное устройство, которое усиливает принимаемый им сигнал. Вы можете думать о ретрансляторе как о устройстве, которое принимает сигнал и ретранслирует его с более высоким уровнем или большей мощностью, чтобы сигнал мог охватывать большие расстояния, более 100 метров для стандартных кабелей ЛВС. Репитеры работают на физическом уровне.

Точка доступа

Хотя технически точка доступа (AP) может использовать проводное или беспроводное соединение, обычно это беспроводное устройство.Точка доступа работает на втором уровне OSI, уровне канала передачи данных, и может работать как мост, соединяющий стандартную проводную сеть с беспроводными устройствами, или как маршрутизатор, передающий передачи данных от одной точки доступа к другой.

Точки беспроводного доступа (WAP) состоят из устройства передатчика и приемника (приемопередатчика), используемого для создания беспроводной локальной сети (WLAN). Точки доступа обычно представляют собой отдельные сетевые устройства со встроенной антенной, передатчиком и адаптером. Точки доступа используют режим сети беспроводной инфраструктуры для обеспечения точки соединения между беспроводными локальными сетями и проводной локальной сетью Ethernet.У них также есть несколько портов, что дает вам возможность расширить сеть для поддержки дополнительных клиентов. В зависимости от размера сети для обеспечения полного покрытия может потребоваться одна или несколько точек доступа. Дополнительные точки доступа используются для предоставления доступа большему количеству беспроводных клиентов и расширения диапазона беспроводной сети. Каждая точка доступа ограничена диапазоном передачи – расстояние, на которое клиент может попасть от точки доступа и все же получить полезную скорость обработки сигналов и данных. Фактическое расстояние зависит от стандарта беспроводной связи, препятствий и условий окружающей среды между клиентом и точкой доступа.Точки доступа более высокого уровня имеют мощные антенны, что позволяет им расширять дальность действия беспроводного сигнала.

Точки доступа

также могут предоставлять множество портов, которые можно использовать для увеличения размера сети, возможностей брандмауэра и службы протокола динамической конфигурации хоста (DHCP). Таким образом, мы получаем AP, являющиеся коммутатором, DHCP-сервером, маршрутизатором и брандмауэром.

Для подключения к беспроводной точке доступа необходимо имя идентификатора набора служб (SSID). Беспроводные сети 802.11 используют SSID для идентификации всех систем, принадлежащих к одной сети, и клиентские станции должны быть настроены с SSID для аутентификации на AP.AP может транслировать SSID, позволяя всем беспроводным клиентам в области видеть SSID AP. Однако по соображениям безопасности точки доступа можно настроить так, чтобы они не передавали SSID, а это означает, что администратору необходимо предоставить клиентским системам SSID, а не разрешать его автоматическое обнаружение. Беспроводные устройства поставляются с SSID по умолчанию, настройками безопасности, каналами, паролями и именами пользователей. В целях безопасности настоятельно рекомендуется изменить эти настройки по умолчанию как можно скорее, поскольку на многих интернет-сайтах перечислены стандартные настройки, используемые производителями.

Точки доступа могут быть толстыми или тонкими. Жирные точки доступа, которые иногда называют автономными точками доступа, необходимо настроить вручную с настройками сети и безопасности; тогда они, по сути, остаются одни, чтобы обслуживать клиентов, пока они больше не могут функционировать. Тонкие точки доступа позволяют удаленную настройку с использованием контроллера. Поскольку тонкие клиенты не нуждаются в ручной настройке, их можно легко перенастроить и контролировать. Точки доступа также могут быть на базе контроллера или автономными.

Заключение

Твердое понимание типов доступных сетевых устройств может помочь вам спроектировать и построить безопасную сеть, которая хорошо послужит вашей организации.Однако, чтобы обеспечить постоянную безопасность и доступность вашей сети, вы должны тщательно отслеживать сетевые устройства и активность вокруг них, чтобы вы могли быстро выявлять проблемы с оборудованием, проблемы конфигурации и атаки.

Квантовые флуктуации успешно отображены – ScienceDaily

Квантовая технология – это растущая область физики и техники, которая использует свойства квантовой механики в качестве основы для передовых практических приложений, таких как квантовые вычисления, датчики, информация, связь и медицина. Это обещает привести к новой эре технологий в отличие от всего, что мы знали. Компьютеры будут гораздо более мощными, медицинское лечение будет неинвазивным и гораздо более безопасным, чем сегодня, и даже можно представить телепортацию.Явление, лежащее в основе этого развития, является квантовым фазовым переходом.

Фазовые переходы присутствуют в нашей повседневной жизни, начиная от кипения воды для утреннего кофе до таяния кубика льда в нашем напитке. В этих фазовых переходах между твердой, жидкой и газовой фазами мы можем непосредственно визуализировать определенные аспекты перехода. Мы видим пузырьки одной фазы в другой – например, пузырьки воздуха в кипящей воде или капли воды в ледяной слякоти.Чтобы увидеть эти фазовые переходы, нам нужны только наши глаза. Эти «классические» фазовые переходы, с которыми мы все знакомы, имеют общую характеристику, заключающуюся в том, что их движущей силой является температура. Лед тает при нулевых градусах Цельсия и испаряется при ста градусах. Как было бы здорово, если бы вместо того, чтобы нагревать воду в чайнике для чашки чая, мы могли бы взять стакан холодной воды и вскипятить, приблизив его к магниту! В нашем мире это невозможно, но в квантовом мире это работает.

В последнее время научное сообщество проявляет все больший интерес к другому типу фазовых переходов – «квантовых фазовых переходов», – которые происходят при абсолютной нулевой температуре (минус двести семьдесят три градуса). Эти переходы обусловлены не температурой, а изменением других физических свойств, таких как механическое давление или магнитное поле. Подобно классическим фазовым переходам, квантовые фазовые переходы также сопровождаются наличием «пузырьков» одной фазы в другой.Научный термин для этих пузырьков – Квантовые колебания. В отличие от классического случая, когда за пузырьки отвечает изменение температуры, в квантовом случае пузырьки возникают из-за принципа неопределенности, который является одним из основных правил в квантовой физике. Этот принцип, разработанный немецким физиком Вернером Гейзенбергом, утверждает, что вопреки нашей интуиции, вакуум не пуст, но содержит временные изменения количества энергии в точке в пространстве. Эти изменения приводят к образованию квантовых пузырьков одной фазы во второй фазе даже при абсолютной нулевой температуре.

До сих пор было невозможно сфотографировать эти квантовые флуктуации. Они происходят при очень низких температурах и часто включают физические фазы, которые не видны обычному микроскопу. Хотя косвенные доказательства их присутствия присутствуют во многих измерениях, на самом деле их никто не видел. Но международная группа, возглавляемая профессором Биной Калиски и профессором Авиадом Фридманом из физического факультета и Института нанотехнологий Университета Бар-Илан в Израиле, впервые преуспела в том, чтобы отобразить квантовые флуктуации.В их эксперименте, опубликованном сегодня в Nature Physics , были не только визуализированы квантовые флуктуации, но и была извлечена новая информация о размерах, времени и распределении квантовых событий.

Исследователи использовали уникальный микроскоп, который может работать при очень низких температурах, чтобы исследовать материал, который подвергается квантовому фазовому переходу. Этот микроскоп, называемый сканирующим сквидом (сверхпроводящее устройство квантовой интерференции), может обнаруживать очень слабые магнитные сигналы и составлять карту их местоположения с субмикронным разрешением.Микроскоп использует квантовые явления для преобразования магнитных сигналов в напряжение и является идеальным инструментом для исследования сложных явлений в наноразмерном масштабе.

Эксперимент был выполнен аспирантом Анной Кремень, которая использовала чувствительные магнитные измерения, чтобы идентифицировать различные фазы в материале. При очень низких температурах, близких к нулю, образец сдвигался в область, где ожидается квантовое поведение, в то время как сканирующий СКВИД-микроскоп использовался для съемки.Примечательно, что квантовые пузырьки появлялись в случайных местах. Они включались и выключались со временем или появлялись время от времени в разных местах. Мы привыкли к такому поведению пузырьков воздуха в кипящей воде, но теперь подобные пузырьки можно увидеть и в квантовой материи.

Этот эксперимент открывает двери для детальных исследований квантовых событий. Изображения позволяют извлекать физические величины, такие как размер, динамика, распределения и взаимодействия с другими явлениями. Ожидается, что эта новая способность смотреть на квантовые флуктуации станет фундаментальным инструментом для будущего развития квантовых технологий.

Исследование было поддержано грантами Европейского исследовательского совета, Израильского научного фонда и Американско-израильского фонда научных исследований.

История Источник:

Материалы предоставлены Университетом Бар-Илан . Примечание: содержимое может быть отредактировано по стилю и длине.

Колебания напряжения в сети | У электрика.ру

Основные показатели качества

Явление отклонения напряжения

Коротко об улучшении качества

Поделиться ссылкой:

Похожее

Колебания напряжения

Влияние колебания напряжения на работу потребителей электрической энергии

Ответственность и меры компенсации

Нормы напряжения в электросети по ГОСТу

Основные причины возникновения отклонения напряжения в сети

Последствия отклонения от стандартов

Колебания напряжения — Студопедия

Электродуговые печи

Статический компенсатор VAr

Посмотрим, как работает дуговая печь…

EAF – Электродуговая печь (ВИДЕО)

Рекомендации:

Заключение

сетевых устройств Объяснение

Что такое сетевые устройства?

Типы сетевых устройств

Концентратор

Коммутатор

Мост

Модем

Ретранслятор

Точка доступа

Заключение

Добавить комментарий Отменить ответ

Колебания напряжения в сети это: Колебания напряжения в сети | У электрика.ру

Колебания напряжения в сети | У электрика.ру

Основные показатели качества

Явление отклонения напряжения

<img decoding="async" src="/800/600/https/uelektrika.ru/wp-content/uploads/2017/05/kolebaniya-napryazheniya-v-seti5.jpg" alt="kolebaniya napryazheniya v seti5" />

Коротко об улучшении качества

Поделиться ссылкой:

Похожее

Колебания напряжения

Влияние колебания напряжения на работу потребителей электрической энергии

Ответственность и меры компенсации

Нормы напряжения в электросети по ГОСТу

Основные причины возникновения отклонения напряжения в сети

Последствия отклонения от стандартов

Колебания напряжения — Студопедия

Электродуговые печи

Статический компенсатор VAr

Посмотрим, как работает дуговая печь…

EAF – Электродуговая печь (ВИДЕО)

Рекомендации:

Заключение

сетевых устройств Объяснение

Что такое сетевые устройства?

Типы сетевых устройств

Концентратор

Коммутатор

Мост

Модем

Ретранслятор

Точка доступа

Заключение

Больше новостей

Добавить комментарий Отменить ответ