09-03-2013
Скачки напряжения. Определения и понятия
Скачки напряжения
Скачками напряжения в повседневной речи принято называть резкое (быстрое) значительное изменение значения напряжения. Как правило, под скачком напряжения понимается быстрое значительное увеличение напряжения. Юридически точного определения понятия «скачок напряжения» у нас не существует. Обычно юристы понимают под «скачком напряжения» отклонения качества поставляемой электроэнергии от требований нормативной документации.
Как правило, в судебной практике речь идет о таких скачках напряжения, которые стали причиной нанесения ущерба.
Четкого определения «скачка напряжения» в нормативной документации тоже не найти. Отраслевая нормативная документация различает следующие отклонения параметров электроснабжения от нормы: отклонения и колебания напряжения, перенапряжение.
Отклонение напряжения
«Отклонение напряжения» — это изменение амплитуды длительностью более 1 минуты. Различают нормально допустимое отклонение напряжения и предельно допустимое отклонение напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.
Колебание напряжения
«Колебание напряжения» — это изменение амплитуды длительностью менее 1 минуты. Различают нормально допустимое колебание напряжения и предельно допустимое колебание напряжения. При этом предельно допустимым является отклонение в 10% от номинального.
Перенапряжение
«Перенапряжение» — это значительное по амплитуде увеличение параметров тока. Перенапряжением считается повышение напряжения свыше 242 Вольт. Перенапряжение может проходить с длительностью и менее 1 секунды.
Таким образом, объединяя нормативные определения скачка электрического напряжения и юридическое понимание этого понятия, можно сказать, что скачками могут называться как не очень большие, но длительные изменения значения напряжения, так и кратковременные, но значительные превышения этого параметра. Последние ещё могут называться «импульсными скачками».
С точки зрения физики, важным является общая излишняя энергия, воздействующая на приборы — потребители тока. Именно эта энергия, вызванная скачком в сети, и приводит к нанесению ущерба подключенным электрическим приборам.
Причины появления скачков напряжения
Существует достаточное количество объективных и субъективных причин природного, аварийного и техногенного характера для появления скачков напряжения в электрических сетях. Ниже постараемся перечислить основные.
1 причина появления «скачка напряжения» — одновременное отключение мощных бытовых приборов
Причина появления скачка параметров тока кроется у нас дома. Сегодня современный дом очень насыщен мощными электрическими приборами. В домах со старой проводкой это очень опасно. Но и в новых домах часто бывает, что нагрузка не может быть рассчитана на использование очень мощных приборов по причине подключения всего нового дома к «старым электрическим сетям». На практике часто происходит следующее. В доме включаются несколько мощных электрических приборов, это приводит к падению параметров тока в сети. При резком отключении мощного прибора или нескольких мощных электрических приборов происходит резкий скачок.
2 причина появления «скачка напряжения» — нестабильность в работе трансформаторной подстанции
Большинство трансформаторных подстанций, осуществляющих электроснабжение в распределительных и транспортирующих сетях, было построено достаточно давно. Оборудование, установленное на этих подстанциях, имеет сегодня значительный износ. Кроме того, многие подстанции работают с большой перегрузкой ввиду увеличения потребления электроэнергии. В результате на подстанциях случаются сбои в работе оборудования, приводящие к возникновению скачков.
3 причина появления «скачков напряжения» — аварии в передающих электрических сетях
Сотни тысяч километров линий электропередач окутывают все города и поселки нашей страны. К каждому дому, к каждому участку подходит линия электроснабжения. Перефразировав известную фразу из популярного фильма, можно сказать, что без электричества сегодня и «не туда», «и не сюда». Линии электропередач построенные десятки лет назад, не молодеют и сегодня. А значит, вероятность обрывов и замыкания на линиях передач существует. Такие аварии могут спровоцировать большие скачки электрического напряжения.
4 причина появления «скачков напряжения» — обрыв «нуля»
Это, пожалуй, самый частый и опасный вид аварии, вызывающий очень большое перенапряжение. Ежегодно тысячи человек несут ущерб по причине примитивного «обрыва нуля». В случае обрыва «нуля» может произойти появление напряжения на контакте «ноль» во всех розетках дома. Это приводит к тому, что все электрические приборы, включенные в розетку, сгорают. При этом сгорают даже «выключенные» с помощью дистанционного пульта приборы. Причина банальная — ослабление контакта «ноль» в общем коммутационном щитке дома. При этом, если контакт не постоянный, то появляется, то пропадает, то возникают очень сильные скачки.
5 причина появления «скачков напряжения» — ослабление заземления
Заземление электрических приборов играет важную роль в обеспечении безопасности использования устройств. В случае нарушения изоляции электрических приборов, напряжение часто передается на корпус прибора. В этом случае «заземление» играет роль отвода этого аварийного тока. В случае ухудшения качества заземления вероятность появления скачков параметров тока существенно вырастает.
6 причина появления «скачков напряжения» — значительная перегрузка сети
Электрооборудование, смонтированное на электрических подстанциях, рассчитано на конкретное максимальное значение мощности подключаемой нагрузки. В настоящее время идет очень большой рост потребления электроэнергии в наших домах. Первая причина здесь — это строительство новых больших зданий на месте старых маленьких домиков. Вместо 10 квартир получается сразу 100 квартир в одном большом доме. Вторая причина — рост числа используемых мощных электрических приборов. Посмотрите на фасад современно многоквартирного дома, на нем 200 сплит-систем. А это дополнительно 400 кВт мощности. Плюс 100 микроволновых печей, плюс 100 электрических калориферов, плюс 100 стиральных машин, плюс 100 электрических нагревателей воды, набегает очень большая суммарная мощность дома. При этом подстанции испытывают значительные перегрузки, и скачки в таком районе города неизбежны.
7 причина появления «скачков напряжения» — плохое качество монтажа и материалов электрической домовой разводки
Если что-то не работает в электрической цепи, то нужно искать плохой контакт. Это первое правило электриков. Плохой контакт в розетке или в электрическом патроне может возникнуть из-за плохого монтажа этих устройств или по причине использования дешевых сплавов для контактных пластин этих приборов. Плохой контакт вызывает искрение. А искрение — это эпицентр появления скачков электрического напряжения и сильных импульсных помех. Было бы хорошо для исключения появления скачков напряжения не использовать розетки вовсе, но так не бывает. А значит, каждое включение или выключение мощного электрического прибора — это новый скачок напряжения в сети.
8 причина появления «скачков напряжения» — включение промышленного оборудования в смежной сети электропередач
Большие и систематические скачки напряжения в сети наблюдаются вблизи крупных промышленных объектов. Включение мощного электродвигателя порождает большие пусковые токи. Эти токи могут «вернуться» в электрическую сеть в виде большой реактивной нагрузки. И хотя на таком оборудовании должны устанавливаться специальные пускатели и дополнительные сетевые фильтры, порождения электрических скачков избежать нельзя. И вовсе не обязательно жить рядом с большим металлургическим заводом, чтобы получить неприятные электрические сюрпризы. Для порождения хорошего скачка напряжения будет достаточно соседства с насосной станцией, с мощным вентиляционным оборудованием, с автомобильной мастерской или с большим супермаркетом.
9 причина появления «скачков напряжения» — «мерцающий эффект»
Скачки напряжения могут иметь систематический характер. Возможной причиной таких скачков может быть некорректная работа регулирующего оборудования в электрических приборах. Регуляторы электрических приборов должны осуществлять включение и выключение прибора или его части для контроля определенных параметров. Пример самого простого регулятора — это регулятор температуры отопительного прибора или электрического утюга. При достижении нужной температуры элемента прибор должен отключится. Часто бывает, что регулятор срабатывает очень часто, это приводит к износу контактов коммутирующего устройства. Изношенные контакты начинают порождать скачки тока. В этом случае можно видеть на графике напряжения скачки периодического характера.
10 причина появления «скачков напряжения» — попадание молнии в линии передач
Самая эффектная и самая мощная причина, порождающая гигантские перенапряжения и скачки — это попадание молнии в линии электропередач. Я думаю, каждый человек видел, как молния попадает в линии электропередач и в металлические опоры линий передач. Нужно сказать, что история создания электрических приборов тесно связана с молнией. Первые опыты по использованию электричества проводились с энергией молнии. Современные системы электропередач имеют защиту от молнии, однако, полностью избежать появления больших импульсов в сети не удается. Мощные разряды молний порождают большое перенапряжение, которое распространяется вдоль линии передач и может дойти до конечного потребителя. И хотя импульс от удара молнии длиться сотые или тысячные доли секунды, но этой бешеной энергии в тысячи вольт достаточно для нанесения большого ущерба электрооборудованию.
11 причина появления «скачков напряжения» — попадание высокого напряжения с линий трамвайных и троллейбусных контактных линий
Ситуация, когда происходит обрыв контактной трамвайной или троллейбусной линии электропередач, случается в городе несколько раз в месяц. Причиной может быть сильный порыв ветра или выполнение строительных работ, падение дерева на линию передач. При этом один из проводов контактной линии может зацепить или полностью упасть на линии обычных электропередач. В этом случае в сети можно наблюдать скачки напряжения в сотни вольт. Бывают случаи, когда такая авария приводит к сгоранию всех электрических приборов в нескольких домах рядом с аварией. При этом, если не происходит защитного отключения, то перенапряжение может вызвать даже возгорание приборов.
12 причина появления «скачков напряжения» — проведение сварочных работ
Проведение сварочных работ с помощью электрической сварки всегда приводит к появлению больших скачков напряжения во всей сети. И если в городе такое явление редко, то в деревнях и поселках встречается с завидной постоянностью. Кто-то варит забор, кто-то выбрасывает холодильник, сгоревший от большого скачка напряжения. При этом часто сварочные аппараты подключают прямо на вход проводов в дом, то есть минуя все защиты. Каждая дуга сварки в этом случае порождает большой скачок параметров тока в сети.
Таким образом, можно выделить несколько групп причин порождения скачков напряжения:
- скачки напряжения порождаются по причине плохого качества оборудования и монтажа электрооборудования и электрической разводки;
- скачки напряжения появляются по причине включения или выключения мощного оборудования или мощных электрических приборов;
- скачок напряжения обусловлен природными факторами, ударами молнии, сильным ветром, наводнением;
- скачки напряжения порождены нарушениями правил эксплуатации приборов и оборудования или недостаточного объема проведенных профилактических работ;
- скачок электрического напряжения обусловлен нарушениями при проведении строительных и сварочных работ;
- скачок напряжения появился из-за аварий техногенного характера.
Как бороться со скачками напряжения в сети
Важность защиты электрической сети и приборов в электрической сети от воздействия больших скачков напряжения трудно переоценить. Защита от скачков напряжения в электрической сети может строиться на применении специальных устройств для защиты от скачков напряжения, сетевых фильтров. Для защиты сети и потребителей от скачков могут использоваться и стабилизаторы напряжения со встроенной защитой от скачков напряжения. Устройства защиты от скачков напряжения могут монтироваться в коммутационные электрические шкафы или включаться непосредственно в розетку. Отдельным способом защиты от скачков является использование устройства защиты от скачков, монтируемых внутри электрического прибора.
Как защитить свой дом от скачков напряжения, смотрите в разделах Защита от скачков напряжения и Стабилизаторы напряжения.
Читайте также по теме:
Тех. поддержка
Бастион в соц. сетях
Канал Бастион на YouTube
Прохождение тока через человека, является следствием его прикосновения не менее, чем к двум точкам электрической цепи, между которыми есть некоторая разность потенциалов (напряжение).
Опасность такого прикосновения неоднозначна и зависит от ряда факторов:
схемы включения человека в электрическую цепь;
напряжения сети;
схемы самой сети;
режима нейтрали сети;
степени изоляции токоведущих частей от земли;
ёмкости токоведущих частей относительно земли.
Классификация сетей напряжением до 1000 В
Однофазные сети
Однофазные сети разделятся на двухпроводные и однопроводные.
Двухпроводные
Двухпроводные сети делятся на изолированные от земли и с заземлённым проводом.
Изолированные от земли
| Однофазная сеть. Двухпроводная изолированная от земли |
С заземлённым проводом
| Однофазная сеть. Двухпроводная с заземлённым проводом |
Данные сети широко используются в народном хозяйстве, начиная с питания малым напряжением переносного инструмента и заканчивая питанием мощных однофазных потребителей.
Однопроводные
В случае однопроводной сети, роль второго провода выполняет земля, рельс и т.д.
| Однофазная сеть. Однопроводная |
Основное применение данные сети получили в электрифицированном транспорте (электровозы, трамваи, метро и т.д.).
Трёхфазные сети
В зависимости от режима нейтрали источника тока и наличия нейтрального или нулевого проводника могут быть выполнены по четырём схемам.
Нейтральная точка источника тока – точка трехфазной обмотки (генератора или трансформатора), которая характеризуется одинаковым действующим значением напряжения по отношению к любой фазе источника тока. Такая точка получается при соединении обмоток в звезду.
Нулевая точка источника тока – заземлённая нейтральная точка.
Проводник,присоединённый к нейтральной точке, называется нейтральным проводником (нейтралью), а к нулевой точке – нулевым проводником.
1. Трехпроводная сеть с изолированной нейтралью
| Трёхфазная сеть. Трёхпроводная с изолированной нейтралью |
2. Трёхпроводная сесть с заземлённой нейтралью
| Трёхфазная сеть. Трёхпроводная с заземлённой нейтралью. |
3. Четырёх проводная сеть с изолированной нейтралью
| Трёхфазная сеть. Четырёхпроводная с изолированной нейтралью. |
4. Четырёх проводная сеть с заземлённой нейтралью
| Трёхфазная сеть. Четырёхпроводная с заземлённой нейтралью. |
При напряжении до 1000В в нашей стране используются схемы «1» и «4».
Схемы включения человека в электрическую цепь
Двухфазное прикосновение – между двумя фазами электрической сети. Как правило, наиболее опасное т.к., имеет место быть линейное напряжение. Однако данные случаи довольно редки.
Однофазное прикосновение – между фазой и землёй. При этом предполагается наличие электрической связи между сетью и землёй.
Подробнее о схемах включения человека в цепь см. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках.
Однофазные сети
Изолированная от земли
| Прикосновение человека к однофазной двухпроводной изолированной от земли сети. Нормальный режим работы сети. |
Чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем меньше опасность однофазного прикосновения к проводу.
Прикосновение человека к проводу с большим электрическим сопротивлением изоляции более опасно.
| Прикосновение человека к однофазной двухпроводной изолированной от земли сети. Аварийный режим работы сети. |
При замыкании провода на землю, человек прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению линии, независимо от сопротивления изоляции проводов.
С заземлённым проводом
| Прикосновение человека к незаземлённому проводнику однофазной двухпроводной сети. Нормальный режим работы сети. |
В данном случае, человек оказывается практически под полным напряжением сети.
| Прикосновение человека к заземлённому проводнику однофазной двухпроводной сети. Нормальный режим работы сети. |
В нормальных условиях прикосновение к заземлённому проводу практически не опасно.
| Прикосновение человека к заземлённому проводнику однофазной двухпроводной сети. Аварийный режим работы сети. |
При коротком замыкании напряжение на заземлённом проводе может достигать опасных значений.
Трёхфазные сети
С изолированной нейтралью
| Прикосновение человека к проводу трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью. Нормальный режим работы. |
Опасность прикосновения определяется полным электрическим сопротивлением проводов относительно земли, с увеличением сопротивления, опасность прикосновения уменьшается.
| Прикосновение человека к проводу трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью. Аварийный режим работы. |
Напряжение прикосновения практически равно линейному напряжению сети. Наиболее опасный случай.
С заземлённой нейтралью
| Прикосновение человека к проводу трёхфазной четырёхпроводной сети с заземлённой нейтралью. Нормальный режим работы. |
Человек в данном случае оказывается практически под фазным напряжением сети.
| Прикосновение человека к проводу трёхфазной четырёхпроводной сети с заземлённой нейтралью. Аварийный режим работы. |
Величина напряжения прикосновения лежит между линейным и фазным напряжением, зависит от соотношения между сопротивлением замыкания на землю и сопротивлением заземления .
Меры обеспечения электробезопасности
Исключение контакта человека с токоведущими частями.
Релаизуется посредством расположения токоведущих частей в недосягаемых местах (на высоте, в кабельных каналах, коробах, трубах и т.д.)
Использование малых напряжений (12, 24, 36 В).
Например, для питания ручного инструмента в помещениях с повышенной опасностью поражения электрическим током.
Применение средств индивидуальной защиты.
Перед применением СИЗ необходимо обязательно убедиться в их исправности, целостности, а также проверить сроки предыдущей и последующей поверки инструмента.
Основные защитные средства обеспечивают непосредственную защиту от поражения электрическим током.
Дополнительные защитные средства не могут самостоятельно обеспечить безопасность, но могут помочь при использовании основных средств.
- Защитное заземление – преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей, могущих оказаться под напряжением, с землёй или её эквивалентом (популярно о заземлении на geektimes.ru).
| Приниципиальная схема защитного заземления в сетях с изолированной нейтралью до 1000В. |
В сетях до 1000 В защитное заземление применяется в сетях с изолированной нейтралью.
Принцип действия заключается в уменьшении до безопасного значения напряжения прикосновения.
Когда заземление невозможно, в целях защиты выравнивают потенциал основания на котором стоит человек и оборудования, путём повышения. Например, соединение ремонтной корзины с фазным проводником ЛЭП.
Заземлители делятся на:
a. Искусстве
Включение генераторов / ПУЭ 7 / Библиотека / Элек.ру
3.3.43. Включение генераторов на параллельную работу должно производиться одним из следующих способов: точной синхронизацией (ручной, полуавтоматической и автоматической) и самосинхронизацией (ручной, полуавтоматической и автоматической).
3.3.44. Способ точной автоматической или полуавтоматической синхронизации как основной способ включения на параллельную работу при нормальных режимах должен предусматриваться для:
- турбогенераторов с косвенным охлаждением обмоток мощностью более 3 МВт, работающих непосредственно на сборные шины генераторного напряжения, и при значении периодической составляющей переходного тока более 3,5 Iном;
- турбогенераторов с непосредственным охлаждением обмоток типов ТВВ, ТВФ, ТГВ и ТВМ;
- гидрогенераторов мощностью 50 МВт и более.
При аварийных режимах в электрической системе включение на параллельную работу всех генераторов вне зависимости от системы охлаждения и мощности может производиться способом самосинхронизации.
3.3.45. Способ самосинхронизации как основной способ включения на параллельную работу может предусматриваться для:
- турбогенераторов мощностью до 3 МВт;
- турбогенераторов с косвенным охлаждением мощностью более 3 МВт, работающих непосредственно на сборные шины, если периодическая составляющая переходного тока при включении в сеть способом самосинхронизации не превосходит 3,5Iном;
- турбогенераторов с косвенным охлаждением, работающих в блоке с трансформаторами;
- гидрогенераторов мощностью до 50 МВт;
- гидрогенераторов, электрически жестко связанных между собой и работающих через общий выключатель при их суммарной мощности до 50 МВт.
В указанных случаях могут не предусматриваться устройства полуавтоматической и автоматической точной синхронизации.
3.3.46. При использовании способа самосинхронизации как основного способа включения генераторов на параллельную работу следует предусматривать установку на гидрогенераторах устройств автоматической самосинхронизации, на турбогенераторах — устройств ручной или полуавтоматической самосинхронизации.
3.3.47. При использовании способа точной синхронизации в качестве основного способа включения генераторов на параллельную работу, как правило, следует предусматривать установку устройств автоматической и полуавтоматической точной синхронизации. Для генераторов мощностью до 15 МВт допускается применение ручной точной синхронизации с блокировкой от несинхронного включения.
3.3.48. В соответствии с указанными положениями все генераторы должны быть оборудованы соответствующими устройствами синхронизации, расположенными на центральном пункте управления или на местном пункте управления для гидроэлектростанций, на главном щите управления или на блочных щитах управления для теплоэлектростанций.
Вне зависимости от применяемого способа синхронизации все генераторы должны быть оборудованы устройствами, позволяющими в необходимых случаях производить ручную точную синхронизацию с блокировкой от несинхронного включения.
3.3.49. При включении в сеть способом точной синхронизации двух или более гидрогенераторов, работающих через один выключатель, генераторы предварительно синхронизируются между собой способом самосинхронизации и с сетью — способом точной синхронизации.
3.3.50. На транзитных подстанциях основной сети и электростанциях, где требуется синхронизация отдельных частей электрической системы, должны предусматриваться устройства для полуавтоматической или ручной точной синхронизации.
Поражения электрическим током возникают при прикосновении человека не менее чем к двум точкам цепи, между которыми существует искрение. Анализ опасности такого прикосновения сводится к определению значения цепи тела человека, зависящей от схемы его включения в сеть, схемы сети, режима работы, качества изоляции токоведущих частей и условий эксплуатации электроустановки.
· Основные схемы включения: однофазное (однополюсное), когда человек имеет электрическую связь с землей и касается одной фазы электроустановки;
· двухфазное (двухполюсное), когда человек касается двух неизолированных фаз (полюсов) электроустановки;
· прикосновение к нетоковедущим частям электроустановки, оказавшихся под напряжением в результате повреждения изоляции (равноценно однофазному включению) ;
· включение между двумя точками земли в поле растекания тока, находящимися под разными потенциалами (включение под напряжением шага).
В промышленности в основном применяются трехфазные сети трехпроводные с изолированной нейтралью и четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью.
Нейтралью или нейтральная точка обмотки источника или потребителя энергии, — это точка, Напряжение которой относительно всех внешних выводов обмотки одинаково по абсолютному значению. Сети с изолированной нейтралью целесообразно применять в тех случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов, а емкость сети относительно земли незначительна. К ним относятся малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным надзором персонала. Сеть с заземленной нейтралью следует применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды и пр.), когда нельзя быстро найти или устранить повреждение изоляции, либо когда емкостные токи сети из-за значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для человека.
Наибольшее число элсктротравм связано с однофазным включением, при котором на протекающий через человека ток влияют режим нейтрали сети, качество изоляции проводов сети, ее протяженности и ряд других параметров.
Рис. 17. Однофазное включение человека в сеть трехфазного тока:
а — с изолированной нейтралью; 6 — с глухозаземленной нейтралью
При прикосновении к одной фазе в трехпроводной сети с изолированной нейтралью сила тока {рис. 17, а), протекающего через человека, будет определяться величиной действующего на него напряжения, сопротивления изоляции проводов (гиз), а также электрическим сопротивлением цепи человека (Rч), состоящих из последовательно соединенных сопротивлений тела человека (гтч), обуви (гoб) и опорной поверхности ног (гоп):
При однофазном включении человека в четырехпроводную сеть с глухозаземленной нейтралью (рис. 17, б) проходящий через него ток определяется величиной фазного напряжения установки (Uф), электрическим сопротивлением цепи человека (Rч) и сопротивлением заземления нейтрали (Rо) источника тока:
Наибольшую опасность представляет двухфазное включение (рис. 18), так как в этом случае человек сказывается иод рабочим напряжением сети и проходящий через него ток будет равен в однофазной сети (в А):
где Uраб — рабочее напряжение сети, гтч — электрическое сопротивление тела человека.
В трехфазной сети
где Uп — линейное напряжение сети, В, Uф— фазное напряжение сети, В.
Из сопоставления формул для расчета силы тока при одно- и двухфазном включении видно, что в последнем случае величина тока, действующего на человека, значительно выше, чем в первом, так как числитель в формулах для двухфазного включения возрастает, а знаменатель резко уменьшается, потому что сопротивления изоляции обуви и пола не оказывают защитного действия.
Рис. 18. Двухфазное включение человека в сеть;
а — однофазную; б — трехфазную
Величина такого тока является смертельно опасной для человека.
Случаи двухфазного включения сравнительно редки. Они наиболее вероятны при работах под напряжением, когда токоведущие части различных фаз расположены на незначительном расстоянии друг от друга.
В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.
Единая энергосистема
Почти все электростанции России объединены в единую федеральную энергосистему, которая является источником электрической энергии для большинства потребителей. Важнейшим и обязательным компонентом любой электростанции является трехфазный турбогенератор переменного тока. Три силовые обмотки генератора индуцируют линейное напряжение. Обмотки симметрично расположены по окружности генератора. Ротор генератора вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту, а линейные напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе. Фазовый сдвиг постоянен и равен 120 градусам. Частота переменного тока на выходе генератора зависит скорости вращения ротора, и в номинале составляет 50 Гц.
Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Именно такое напряжение (фазное 220 В) подается в жилой сектор. Линейное напряжение 380 В используется для питания мощного промышленного оборудования. Генератор выдает напряжение в несколько десятков киловольт. Для передачи электроэнергии, с целью уменьшения потерь, напряжение повышают на трансформаторных подстанциях и подают в Линии Электропередачи (далее ЛЭП). Напряжение в ЛЭП составляет от 35 кВ для линий малой протяженности, до 1200 кВ на линиях протяженностью свыше 1000 км. Напряжение повышают с целью уменьшения потерь, которые напрямую зависят от силы тока. С другой стороны, напряжение ограничивается возможностью изоляции воздуха для ЛЭП и диэлектрика кабеля для кабельных линий. Достигнув крупного потребителя (завод, населенный пункт) электроэнергия опять попадает на трансформаторную подстанцию, где трансформируется в 6–10 кВ, которые уже пригодны для передачи по подземным кабелям. У каждого многоквартирного жилого дома, или административного здания стоит трансформаторная подстанция, которая выдает на выходе предназначенные для потребителя 380 В линейного напряжения и, соответственно, 220 В фазного. В подстанцию типично заводят два или три высоковольтных кабеля, что позволяет оперативно восстановить электроснабжение, в случае повреждений на высоковольтном участке трассы. В зависимости от вида подстанции, это может происходить автоматически, полуавтоматически — по команде диспетчера с центрального пульта, и вручную — приезжает аварийка и электрик переключает рубильник. Подстанция также может выполнять функцию регулятора напряжения, переключая обмотки трансформатора, в зависимости от нагрузки. В России на подстанциях применяют схему с заземленной нейтралью, то есть нейтральный (часто называемый нулевым) провод заземлен. По зданию разводка кабеля происходит пофазно, как с целью распараллеливания нагрузки, так и с целью удешевления оборудования (счетчиков, автоматов защиты). Подстанция в сельской местности и для небольших домов представляет собой обычно трансформаторную будку или просто трансформатор внешнего исполнения. Именно поэтому, на исправление аварии в таком месте отводятся сутки. Автоматической регулировки напряжения такие подстанции не имеют, и выдают номинал обычно в часы минимальных нагрузок, в остальное время занижая напряжение.
Нормы качества для электросетей
Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие “нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения“.
| Параметр | Номинал | Предельно |
| Напряжение, V | 220V ±5% | 220V ±10% |
| Частота, Hz | 50 ±0,2 | 50 ±0,4 |
| Искажения, % | 8 | 12 |
| Провалы, сек | 3 | 30 |
| Перенапряжения, V | 280 | 380 |
Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.
Виды негативных воздействий в электросети
Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.
Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%. Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе. Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.
Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.
Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности. На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как “свет мигнул”. В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование “перезагрузится” или “зависнет”.
Перенапряжения постоянные — завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого “перекоса фаз” — неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение. Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение — отгорание нейтрального провода, нуля. В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.
Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.
Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.
Высокочастотное перенапряжение характеризуется наличием в силовом кабеле паразитных колебаний высокой частоты. Может нарушить работу высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры.
Способы противодействия негативным воздействиям
В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.
| Вид негативного воздействия | Следствие негативного воздействия | Рекомендуемые меры защиты |
| Импульсный провал напряжения | Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. | Качественные блоки питания. Онлайн ИБП |
| Постоянный провал (занижение) напряжения | Перегрузка оборудования содержащего электромоторы. Неэффективность электрического отопления и освещения. | Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Импульсные блоки питания. |
| Пропадание напряжения | Выключение оборудования. Потеря данных в компьютерных системах. | Батарейные ИБП любого типа, для предотвращения потерь данных. Автономные генераторы, при необходимости обеспечения бесперебойности работы оборудования. |
| Завышенное напряжение | Перегрузка оборудования. Увеличение вероятности выхода из строя. | Автотрансформаторные регуляторы напряжения. Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения. |
| Импульсные перенапряжения | Нарушение в работе оборудования содержащего микропроцессоры. Потеря данных в компьютерных системах. Выход оборудования из строя. | Сетевые фильтры с автоматом защиты от перенапряжения. |
| Высокочастотные перенапряжения. | Нарушения в работе высокочувствительной измерительной и звукозаписывающей аппаратуры. | Сетевые фильтры с ФНЧ. Развязывающие трансформаторы. |
| Перекос фаз (разница фазного напряжения) | Перегрузка трехфазного оборудования. | Выравнивания нагрузки по фазам. Содержание в исправности силовой кабельной сети. |
| Отклонение частоты сети | Нарушение работы оборудования с синхронными двигателями и изделий зависящих от частоты сети. | Онлайн ИБП. Замена устаревшего оборудования. |
Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств. Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования. Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.
Подавляющее большинство энергосетей работают на переменном токе. Но давайте представим, что вместо переменного напряжения с действующим значением 220 вольт в ваш дом внезапно стали поступать те же 220 В, но постоянного тока.
Театр начинается с вешалки, а наш электрический цирк — с вводного щитка.
И сразу хорошие новости: защитные автоматы будут работать как положено. Автомат имеет два расцепителя: тепловой и электромагнитный. Тепловой служит для защиты от длительной перегрузки. Ток нагревает биметаллическую пластинку, она изгибается и размыкает цепь. Электромагнитный элемент срабатывает от кратковременного импульса тока при коротком замыкании. Он представляет собой соленоид, который втягивает в себя сердечник и, опять же, разрывает цепь. Обе эти системы прекрасно работают на постоянном токе.
источник картинки: выключатель-автоматический.рф
Дополнения от Bronx и AndrewN:
Магнитный расцепитель срабатывает по амплитудному значению тока, то есть в 1,4 раза больше действующего. На постоянном токе его ток срабатывания будет в 1,4 раза выше.
Дугу постоянного тока сложнее погасить, так что при коротком замыкании увеличится время разрыва цепи и ускорится износ автомата. Существуют специальные автоматы, рассчитанные на работу с постоянным током.
Помимо автоматов, в щитке есть устройство защитного отключения (УЗО). Его цель — обнаруживать утечку тока из сети на землю, например при касании человеком токоведущих частей. УЗО измеряет силу тока в двух проводниках, проходящих через него. Если в нагрузку втекает такой же ток, что и вытекает — всё в порядке, утечки нет. Если же токи не равны, УЗО бьёт тревогу и разрывает цепь.
Чувствительный элемент УЗО — дифференциальный трансформатор. У такого трансформатора две первичные обмотки, включенные в противоположных направлениях. Если токи равны, их магнитные поля компенсируют друг друга и на выходе сигнала нет. Если токи не скомпенсированы, на выходе сигнальной обмотки появляется напряжение, на которое реагирует схема УЗО. На постоянном токе трансформатор работать не будет, и УЗО окажется бесполезным.
Неважно, какой у вас электросчетчик — старый механический или новый электронный — работать он не будет. Механический счетчик представляет собой электродвигатель, где ротором служит металлический диск, а статор содержит две обмотки. Одна обмотка включена последовательно с нагрузкой и измеряет ток, вторая включена параллельно и измеряет напряжение. Таким образом, чем больше потребляемая мощность, тем быстрее крутится диск. Работа такого счетчика основана на явлении электромагнитной индукции, и при постоянном токе в обмотках диск останется неподвижен.
Электронный счетчик устроен по-другому. Он напрямую измеряет напряжение (через резистивный делитель) и ток (при помощи шунта или датчика Холла), оцифровывает их, а затем микропроцессор пересчитывает полученные данные в киловатт-часы. В принципе, ничто не мешает такой схеме работать с постоянным током, но во всех бытовых счетчиках постоянная составляющая программно отфильтровывается и на показания не влияет. Счетчики постоянного тока существуют в природе, их ставят, например, на электровозы, но в квартирном щитке вы такой не найдёте.
Ну и ладно, не хватало ещё платить за всё это безобразие! Идём дальше по цепи и смотрим, какие электроприборы могут нам встретиться.
Тут всё прекрасно. Электронагреватель — это чисто резистивная нагрузка, а тепловое действие тока не зависит от его формы и направления. Электроплиты, чайники, кипятильники, утюги и паяльники будут работать на постоянном токе точно так же, как и на переменном. Биметаллические терморегуляторы (как, например, в утюге) тоже будут функционировать правильно.
Старая добрая лампочка Ильича на постоянном токе чувствует себя не хуже, чем на переменном. Даже лучше: не будет пульсаций света, лампа не будет гудеть. На переменном токе лампочка может гудеть из-за того, что спираль (особенно, если она провисла) работает как электромагнит, сжимаясь и растягиваясь дважды за период. При питании постоянным током этого неприятного явления не будет.
Однако если у вас установлены регуляторы яркости (диммеры), то они работать перестанут. Ключевым элементом диммера является тиристор — полупроводниковый прибор, который открывается и начинает пропускать ток в момент подачи управляющего импульса. Закрывается тиристор, когда ток через него прекращает течь. При питании тиристора переменным током он будет закрываться при каждом переходе тока через ноль. Подавая управляющий импульс в разное время относительно этого перехода, можно менять время, в течение которого тиристор будет открыт, а значит, и мощность в нагрузке. Именно так и работает диммер.
При питании постоянным током тиристор не сможет закрыться, и лампа всегда будет гореть на 100% мощности. А возможно, управляющая схема не сможет «поймать» переход сетевого напряжения через ноль и не подаст импульс для открытия тиристора. Тогда лампа не загорится совсем. В любом случае, диммер будет бесполезен.
Люминесцентную лампу нельзя включать напрямую в сеть, для нормальной работы ей нужен пуско-регулирующий аппарат (ПРА). В простейшем случае он состоит из трёх деталей: стартёра, дросселя и конденсатора. Последний нужен не самой лампе, а остальным потребителям в сети, так как он улучшает коэффициент мощности и фильтрует помехи, создаваемые лампой. Стартёр — это неоновая лампочка, один из электродов которой при нагреве изгибается и касается второго электрода. Дроссель — большая катушка индуктивности, включенная последовательно с лампой:
Штатно всё это работает так: при включении зажигается разряд в стартёре, его контакты нагреваются и замыкаются между собой. Ток течёт через нити накала лампы, отчего те разогреваются и начинают испускать электроны. В это время стартёр остывает и размыкает цепь. Ток резко падает, и за счет самоиндукции на дросселе появляется импульс высокого напряжения. Этот импульс зажигает разряд в лампе, и дальше он горит самостоятельно. Дроссель теперь ограничивает ток разряда, работая как добавочное сопротивление.
Что же будет на постоянном токе? Стартёр сработает, лампа зажжётся как положено, но вот дальше всё пойдёт наперекосяк. В цепи постоянного тока у дросселя не будет индуктивного сопротивления (только активное сопротивление проводов, а оно мало), а значит, он больше не сможет ограничивать ток. Чем выше ток разряда, тем сильнее ионизируется газ в лампе, сопротивление падает, и ток растёт ещё сильнее. Процесс будет развиваться лавинообразно и закончится взрывом лампы.
Электромагнитные ПРА просты, но не лишены недостатков. У них низкий КПД, дроссель громоздкий и тяжелый, гудит и нагревается, лампа загорается с диким миганием, а потом мерцает с частотой 100 Гц. Всех этих недостатков лишен электронный пускорегулирующий аппарат (ЭПРА). Как он работает? Если посмотреть схемы различных ЭПРА, можно заметить общий принцип. Напряжение сети выпрямляется (преобразуется в постоянное), затем генератор на транзисторах или микросхеме вырабатывает переменное напряжение высокой частоты (десятки кГц), которое питает лампу. В дорогих ЭПРА есть схемы разогрева нитей и плавного запуска, которые продлевают срок службы лампы.
источник картинки: aliexpress.com
Схожую схемотехнику имеют как блоки для линейных ламп, так и компактные «энергосберегайки», которые вкручиваются в обычный патрон. Поскольку на входе ЭПРА стоит выпрямитель, можно питать всю схему постоянным напряжением.
Светодиод требует для работы небольшое постоянное напряжение (около 3.5 В, обычно соединяют несколько диодов последовательно) и ограничитель тока. Схемы светодиодных ламп весьма разнообразны, от простых до довольно сложных.
Самое простое — последовательно со светодиодами поставить гасящий резистор. На нём упадёт лишнее напряжение, он же будет ограничивать ток. Такая схема имеет чудовищно низкий КПД, поэтому на практике вместо резистора ставят гасящий конденсатор. Он также обладает сопротивлением (для переменного тока), но на нём не рассеивается тепловая мощность. По такой схеме собраны самые дешёвые лампы. Светодиоды в них мерцают с частотой 100 Гц. На постоянном токе такая лампа работать не будет, так как для постоянного тока конденсатор имеет бесконечное сопротивление.
источник картинки: bigclive.com
Более дорогие лампы устроены сложнее, очень похоже на ЭПРА для люминесцентных ламп. Источник питания в них содержит высокочастотный импульсный стабилизатор, который питается выпрямленным сетевым напряжением. Как и в случае с ЭПРА, схема будет нормально работать, если подать на неё постоянное напряжение.
источник картинки: powerelectronictips.com
Универсальный коллекторный двигатель (УКД) состоит из неподвижного статора и ротора, который вращается внутри. Статор имеет одну обмотку, а ротор сразу несколько. Роторные обмотки подключаются через коллектор — цилиндр с контактами, по которому скользят угольные щётки. Взаимодействие магнитных полей статора и ротора заставляет ротор поворачиваться. Коллектор устроен так, что всё время включает ту из обмоток, которая находится перпендикулярно обмотке статора — для неё вращающий момент будет максимальным.
Такой двигатель может работать при питании как переменным, так и постоянным током. Собственно, поэтому он и называется «универсальным». При смене полярности одновременно меняется направление магнитного поля и в статоре, и в роторе, в результате двигатель продолжает вращаться в ту же сторону. На постоянном токе УКД развивает даже больший момент, чем на переменном, за счет отсутствия индуктивного сопротивления обмоток. Универсальные коллекторные двигатели применяются там, где нужно получить большую мощность при малых габаритах. В бытовой технике УКД стоят в стиральных машинах, пылесосах, фенах, блендерах, миксерах, мясорубках, а также в электроинструментах. Все эти приборы продолжат работать, если напряжение в розетке внезапно «выпрямится».
У синхронного двигателя в статоре несколько обмоток, которые создают вращающееся магнитное поле. Ротор содержит постоянный магнит либо обмотку, питаемую постоянным током. Магнитное поле статора сцепляется с полем ротора и вращает его за собой. Особенностью такого двигателя является то, что частота его вращения зависит только от частоты питающего тока. На постоянном токе, очевидно, такой двигатель будет вращаться с нулевой частотой, то есть остановится.
В быту применяются маломощные синхронные двигатели там, где нужно поддерживать строго постоянную частоту вращения. В основном, это электромеханические часы и таймеры. Также синхронными являются двигатель вращения тарелки в СВЧ-печи и двигатель сливного насоса в стиральной машине.
Асинхронный двигатель похож своим устройством на синхронный. В нем также статор имеет несколько обмоток и создаёт вращающееся поле. Но обмотка ротора никуда не подключена и замкнута накоротко. Ток в ней создаётся за счет явления электромагнитной индукции в переменном поле статора. Этот ток создаёт своё магнитное поле, которое взаимодействует с вращающимся полем статора и заставляет ротор вращаться.
Асинхронные двигатели отличаются низким уровнем шума и большим ресурсом из-за отсутствия трущихся щёток. Их можно встретить в холодильниках, кондиционерах и вентиляторах. При питании постоянным током магнитное поле статора вращаться не будет. Также не возникнет ток в короткозамкнутом роторе. Двигатель останется неподвижен, а обмотка будет просто нагреваться, как обычный кусок провода.
Строго говоря, это не отдельный тип двигателя, а способ управления им. Сам двигатель может быть синхронным или асинхронным. Главная особенность в том, что напряжения на обмотках формируются управляющей схемой по сигналу с датчика положения ротора. Это позволяет регулировать скорость и крутящий момент в широких диапазонах, ограничивать пусковые токи и даёт кучу возможностей, вроде стабилизации частоты вращения. Вот пара хороших статей, объясняющих всю эту магию:
Раз
Два
Вентильные двигатели всё шире используются в бытовой технике: в стиральных машинах, холодильниках, кондиционерах, пылесосах. Обычно такую технику можно узнать по прилагательному «инверторный» в рекламе. Вентильный двигатель безразличен к форме питающего напряжения. Напряжение сети первым делом выпрямляется, а затем управляющий блок «лепит» из него несколько разных синусоид (обычно три) для питания обмоток мотора. Естественно, такая система будет спокойно работать на постоянном токе.
Трансформатор состоит из нескольких обмоток, связанных общим магнитопроводом. Переменный ток в одной обмотке (первичной) порождает индукционные токи во всех остальных обмотках (вторичных). Ключевая особенность трансформатора, ради которой его обычно и используют, в том, что напряжения на обмотках соотносятся так же, как количество витков в этих обмотках. Если в первичной обмотке намотать 1000 витков, а во вторичной — 100, такой трансформатор будет понижать напряжение в 10 раз. Если включить его наоборот — в 10 раз повышать. Очень просто и удобно.
В линейном блоке питания напряжение сети понижается (или повышается, если надо) до необходимого уровня при помощи трансформатора. Далее стоит выпрямитель, который преобразует переменное напряжение в постоянное, и фильтр, сглаживающий пульсации. Затем может идти стабилизатор, который поддерживает неизменным выходное напряжение.
Линейные блоки питания постепенно вытесняются импульсными, но первые работают ещё много где. В микроволновке, если она не «инверторная», есть мощный трансформатор, который повшает сетевые 220 В до нескольких киловольт, необходимых для работы магнетрона. От трансформаторов питается управляющая электроника в стиральных машинах, кухонных плитах и кондиционерах. Трансформаторные блоки питания используются в аудиоаппаратуре и дешёвых зарядных устройствах.
Что случится с трансформатором, если его включить в сеть постоянного тока? Во-первых, на вторичных обмотках напряжение не появится, так как электромагнитная индукция возникает лишь при изменении тока. Во-вторых, обмотка не будет обладать индуктивным сопротивлением, а значит, через неё потечёт гораздо больший ток, чем рассчитано. Трансформатор будет перегреваться и довольно быстро сгорит.
Чем выше частота переменного тока, тем эффективнее работает трансформатор (в разумных пределах, конечно). Если использовать частоту в несколько десятков килогерц вместо сетевых 50 Гц, можно прилично уменьшить габариты трансформаторов при той же передаваемой мощности. Эта идея лежит в основе импульсных блоков питания. Работает такой блок следующим образом: напряжение сети выпрямляется, полученное постоянное напряжение питает транзисторный генератор, который даёт снова переменное напряжение, но уже высокой частоты. Его теперь можно понижать или повышать трансформатором, выпрямлять и подавать в нагрузку.
По такой схеме сейчас питается подавляющее большинство электроники: компьютеры, мониторы, телевизоры, зарядные устройства для ноутбуков, телефонов и прочих гаджетов. Поскольку входное напряжение первым делом выпрямляется, импульсный блок питания должен без проблем работать на постоянном токе. Но есть пара моментов, которые могут всё испортить.
Во-первых, напряжение после выпрямителя равно почти амплитудному значению переменного напряжения. То есть для ~220 В на входе выпрямитель даст 311 B. Мы же по условию подаём постоянное напряжение 220 В, что на 30% ниже. Это скорее всего не вызовет проблем, потому что современные блоки питания могут работать в широком диапазоне напряжений, обычно от 100 до 250 В.
Во-вторых, выпрямитель состоит из четырёх диодов, которые работают парами: одна пара на положительной полуволне тока, другая — на отрицательной. Таким образом, каждый диод пропускает ток лишь половину времени. Если мы подадим на выпрямитель постоянное напряжение, одна пара диодов будет открыта всегда, и на них будет рессеиваться двойная мощность. Если диоды не имеют двойного запаса по току, они могут сгореть. Но это не слишком большая беда: можно просто выкинуть выпрямитель и подавать постоянное напряжение сразу после него.
После того, как вы потушили несколько возгораний и сгребли в кучу испорченные приборы, настало время подвести итоги. Переход на постоянный ток переживёт либо старая и простая техника (лампы накаливания, нагреватели, коллекторные моторы с механическим управлением) либо, наоборот, самая современная (с импульсными блоками питания и инверторными моторами).
К счастью, описанный сценарий вряд ли осуществится на практике, если не рассматривать возможность специально организованной диверсии. Ни при какой возможной аварии в энергосети переменное напряжение не станет вдруг постоянным. Правда, при возможных авариях случаются иные нехорошие вещи, но это уже совсем другая история. Берегите себя и делайте бэкапы.
Перегрузка электросети | ehto.ru
Вступление
Говоря о перегрузке электросети, нужно отметить, что перегрузка приводит не только к мелким неисправностям, таким как, мигание света, сбои в работе электроприборов. Из-за перегрузки сети происходит нагрев проводов и кабелей, что при неправильно сделанной защите, может привести к пожару, повреждениям и неисправностям электроприборов. Как следствие, незапланированные ремонт телевизоров или ремонт холодильников и другой бытовой техники постоянно включенной в электросеть. Разберем основные причины перегрузки сети и способы устранения этой проблемы.
Перегрузка электросети – основные причины
Основными причинами перегрузки электросети являются:
- Неправильно распределенная нагрузка;
- Включение в сеть неисправного прибора.
Неправильно распределенная нагрузка
Чаще, перегрузка в электросети не является неисправностью. Это скорее просчет при создании проекта электроснабжения квартиры и ее монтаже. Если в одну группу розеток включили большое количество розеток, при этом неправильно рассчитали номинал автомата защиты, то перегрузка неизбежна.
Например, на кухне было две розетки. Решив увеличить количество розеток, мастера не позаботились о создании новой группы, а шлейфом смонтировали еще несколько розеток. Каждая отдельная розетка не перегружает цепь, а при включении нескольких приборов приводит к перегрузке.
Хочу напомнить, что при перегрузки электросети автоматические выключатели не срабатывают моментально, как при коротком замыкании. В устройстве автомата защиты, для защиты от перегрузки есть биметаллическая пластина, нагрев которой отключает аварийную цепь. Для нагрева пластины и отключения цепи при перегрузки требуется несколько минут.
Поэтому, если у вас периодически срабатывают автоматы защиты, при включении бытовых приборов, то вполне вероятна перегрузка электросети и неправильное распределение нагрузки или неправильно подобранный номинал уставки автомата защиты.
Сложность предварительного расчета каждой группы розеток квартиры, создало одно простое правило монтажа. На одну розеточную группу не «вешайте» более 4 розеток. При таком распределении нагрузки в сочетании с медным кабелем 3×2,5 мм² и автоматом защиты в 25 Ампер, никогда не будет перегрузки групповой цепи.
Включение в сеть неисправного прибора
Но перегрузка электросети может появляться не только при неправильном распределении нагрузки. Неисправный электроприбор, вполне, может потреблять повышенный ток и приводить к перегрузке сети.
Если отключение автомата защиты происходит только при работе «подозреваемого» прибора, а мощность прибора не более 2500Вт, то прибор нужно ремонтировать или менять.
Перегрузка групп освещения
Перегрузка групп освещения, редко встречаемая неисправность. Как правило, с группами освещения проблем с перегрузкой нет. Правда, если вместо одной люстры в комнате, сделать новые гирлянды точечных светильников по всему потолку, то перегрузка и в группах освещения вполне может быть.
Здесь, то же есть выход. Современные экономные лампы значительно снижают нагрузку освещения, и это может стать решением проблемы перегрузки.
Как устранить перегрузку электросети
Как бы то ни было, если у Вас периодически «вырубаются» автоматы защиты, причем происходит это через некоторое время после включения приборов, то очень велика проблема перегрузки в сети.
Решений несколько:
- Если сечение кабеля позволяет, увеличьте номинал автомата защиты;
- Если сечение кабеля или проводов минимальны, например старый алюминий, то разделите розетки этой группы и проведите дополнительную группу розеток от квартирного щитка или от этажного щита.
- Если у вас стоит старый автомат защиты, то вполне возможно ложное отключение из-за старости автомата. Снимите старый автоматический выключатель и установите новый автоматический выключатель, это может помочь.
- И последнее, не пользуйтесь тройниками и минимально используйте удлинители. Большое количество розеток, провоцирует включение дополнительных бытовых приборов и может приводить к перегрузке.
Важно. Частое отключение автоматов защиты, реальное следствие перегрузки. Относиться к перегрузке нужно серьезно. Перегрузка это нагрев проводки, а где нагрев, там и до пожара недалеко.
©Ehto.ru
Статьи по теме
Похожие посты:
90000 How many things can you plug into an electrical outlet before it catches fire? 90001 90002 Advertisement 90003 90002 It seems to happen most around the holidays – the electrical outlet begins putting on extra weight. There are nine strings of lights for the tree, electric candles, a CD player with holiday music and – for some reason – a George Foreman Grill. It seems like just staring at this mess of electrical cords for too long will give it just the extra boost it needs to catch fire.90003 90002 Overloaded outlets do cause fires – an estimated 5,300 annually in American households [source: CPSC]. Almost 2,000 of those occur during the holidays [source: ESFI]. Visions of burning sugarplums got HowStuffWorks to wonder – just how many things can you plug into an electrical outlet before it catches fire? It depends – there are a variety of factors that can make a difference. 90003 90002 To figure out how many things you can plug into an outlet before it will catch fire, first we need to get to the heart of how electricity works.At any given moment, the average American house has 120 volts of electricity flowing though it. Somewhere in your house, you’ll find a wall-mounted box, containing either circuit breakers or fuses (found in older homes). 90003 90002 Circuit breakers and fuses act as failsafes against electrical overload. They regulate the amount of 90011 current 90012 – the volume of electrons moving through a conductor, such as an electrical cord – which can be drawn from a circuit. This current is expressed in amperes, or amps.Most circuit breakers and fuses regulate at either 15 or 20 amps. 90003 90002 If too much current is drawn from the circuit, the circuit breaker trips or the fuse blows, breaking the circuit to prevent an overload. But circuit breakers and fuses are not always reliable. Another potential hazard occurs when more than one outlet is wired to a single circuit. If you wander back to your circuit breakers or fuse box, you may see a single circuit labeled “Dining Room” or “A / C unit and Washer / Dryer.”You may find that all of the outlets in an entire room are connected to a single circuit. This means that you do not necessarily have to overload a single outlet to cause a fire. 90003 90002 So how do you find out how much is too much? Actually, it’s pretty easy. To determine how much electricity you’re using with all of those holiday decorations, you just need to do a little math. The formula looks like this: 90003 90002 90011 p / e = i 90012 (wattage divided by volts equals amps).90003 90002 Say you’re using 2,000 watts of power with your holiday lights and other decorations. You divide that number by the volts in your house (usually 120) and you come up with 16.6 amps of current that you’re using. With a 20 amp electrical outlet, you’re using around 80 percent of the available current, which is the most you should be using per circuit. 90003 90002 On the next page, you’ll find out about some of the other factors that you should take into account when preventing a very toasty holiday.90003 .90000 What is the difference between two- and three-pronged plugs? 90001 90002 Advertisement 90003 90002 Let’s start with what the holes in an outlet do. When you look at a normal 120-volt outlet in the United States, there are two vertical slots and then a round hole centered below them. The left slot is slightly larger than the right. The left slot is called “90005 neutral 90006,” the right slot is called “90005 hot 90006” and the hole below them is called “90005 ground 90006.”The prongs on a plug fit into these slots in the outlet. 90003 90002 If you have read How Batteries Work, you know that electricity must flow in a 90005 circuit 90006. In a battery, electricity flows from one terminal of the battery to the other. In a house outlet, power flows from hot to neutral. The appliance you plug into an outlet completes the circuit from the hot slot to the neutral slot, and electricity flows through the appliance to run a motor, heat some coils or whatever.Let’s say you plug a light bulb into the outlet. The power will flow from the hot prong, through the filament and back to the neutral prong, creating light in the process. 90003 90002 What if you were to plug a thick strand of wire straight from the hot slot to the neutral slot of an outlet? Unlike an appliance, which limits the amount of electricity that can flow to 60 watts (for a light bulb) or 500 watts (for a toaster), the wire would let an incredible amount of electricity flow through it.Back in the breaker box, the circuit breaker for the outlet would detect this huge surge and it would cut off the flow of electricity. The circuit breaker prevents the wires in the wall or the outlet itself from overheating and starting a fire. 90003 90002 90005 The ground slot and the neutral slot of an outlet are identical. 90006 That is, if you go back to the breaker box, you will find that the neutral and ground wires from all of the outlets go to the same place. They all connect to ground (see How Power Distribution Grids Work for details on grounding).Since they both go to the same place, why do you need both? 90003 90002 If you look around your house, what you will find is that just about every appliance with a metal case has a three-prong outlet. This may also include some things, like your computer, that have a metal-encased power supply inside even if the device itself comes in a plastic case. The idea behind 90005 grounding 90006 is to protect the people who use metal-encased appliances from electric shock. The casing is connected directly to the ground prong.90003 90002 Let’s say that a wire comes loose inside an ungrounded metal case, and the loose wire touches the metal case. If the loose wire is hot, then the metal case is now hot, and anyone who touches it will get a potentially fatal shock. With the case grounded, the electricity from the hot wire flows straight to ground, and this trips the breaker in the breaker box. Now the appliance will not work, but it will not kill you either. 90003 90002 What happens if you cut off the ground prong or use a 90005 cheater plug 90006 so you can plug a three-prong appliance into a two-prong outlet? Nothing really – the appliance will still operate.What you have done, however, is disable an important safety feature that protects you from electric shock if a wire comes loose. 90003 90032 Related HowStuffWorks Articles 90033 90032 More Great Links 90033 .90000 An Introduction to Network Switches 90001 90002 90003 90004 90003 Programming 90004 90003 Networking 90004 90003 An Introduction to Network Switches 90004 90011 90012 By Doug Lowe 90013 90012 When you use twisted-pair cable to wire a network, you do not plug the computers into each other. Instead, each computer plugs into a separate device called a 90015 network switch. 90016 90013 90012 You need to know only a few details when working with network switches.Here they are: 90013 90020 90003 Installing a switch is usually very simple. Just plug in the power cord and then plug in patch cables to connect the network. 90004 90003 Each port on the switch has an RJ-45 jack and a single LED indicator, labeled 90015 Link, 90016 that lights up when a connection is made on the port. 90012 If you plug one end of a cable into the port and the other end into a computer or other network device, the Link light should come on. If it does not, something is wrong with the cable, the hub or switch port, or the device on the other end of the cable.90013 90004 90003 Each port may have an LED indicator that flashes to indicate network activity. 90012 If you stare at a switch for a while, you can find out who uses the network most by noting which activity indicators flash the most. 90013 90004 90003 The ports may also have a collision indicator that flashes whenever a packet collision occurs on the port. 90012 It’s perfectly acceptable for the collision indicator to flash now and then, but if it flashes a lot, you may have a problem with the network: 90013 90020 90003 Usually, the flashing means that the network is overloaded and should be segmented with a switch to improve performance.90004 90003 In some cases, the flashing may be caused by a faulty network node that clogs the network with bad packets. 90004 90041 90004 90041 90044 Why is it called a switch? 90045 90012 You might be wondering why a network switch is called a switch. After all, in your everyday experience, a switch is used to turn something on and off. But network switches do not turn networks on and off. 90013 90012 In networking, a switch is a device that receives incoming packets of information from the network and determines where each packet should be sent.In that sense, a network switch is more like a railroad track switch than a light switch. Instead of turning something on or off, a network switch determines which of several tracks a particular packet of information should be sent to. 90013 90012 Consider a small switch with eight ports, numbered 1 through 8. When the switch is powered on, it pays attention to the devices that it can connect to on each of its eight ports. It does this by studying the Ethernet packets that arrive on each port and taking note of the sender’s address contained in each packet.90013 90012 The network switch keeps track of which device is attached to each of its ports. When a packet arrives on a network port, the switch looks at the recipient’s address contained in the packet. The switch then determines which port the recipient is on and sends the packet to that port. 90013 90012 Thus, switches efficiently manage the travel of packets throughout a network by switching each packet traveling on the network through the correct cables, ensuring that each packet arrives at its destination.90013 90044 Comparing managed and unmanaged network switches 90045 90012 Not all switches are created equal. Some switches are designed for very small networks in homes or single-office businesses. Small networks are so simple to manage that the switch itself does not require any management or configuration of its own. You simply plug all the computers into the switch, and the network takes care of itself. 90013 90012 In larger networks, however, switches have a much more complicated job to do.In these environments, you need the ability to monitor and configure the behavior of each of the switches in the network. Switches that provide this capability are called 90015 managed switches 90016 90015. 90016 Switches that do not provide this capability are called 90015 unmanaged switches 90016 90015. 90016 90013 90012 A managed switch has an IP address of its own and provides a web-based management console that you can access by pointing your favorite web browser to the IP address of the switch.After you’ve logged in to the management console, you can do things such as configure each port for different types of network traffic, view the amount of traffic on each port, and monitor each port’s performance, as well as the overall performance of the switch. 90013 90012 As a general rule, if your network requires more than a single switch, you should use managed switches. Managed switches are more expensive than unmanaged switches, but when your network grows large enough to require more than one switch, you’ll appreciate the benefits that managed switches provide.90013 90044 Daisy-chaining network switches 90045 90012 If a single switch does not have enough ports for your entire network, you can connect switches by 90015 daisy-chaining 90016 them, as shown below. (Note that although you can daisy-chain unmanaged switches, it’s a good idea to use managed switches if your network is large enough to require more than one switch.) 90013 You can daisy-chain network switches together. 90012 On most switches, it does not matter which port you use to daisy chain to another switch.Just pick a port on both switches and use a patch cable to connect the switches to each other via these ports. And if your switch has ports with differing speeds, use the fastest ports to connect the switches to one another. 90013 90012 If your building is prewired and has a network jack near each desk, you can use a small switch to connect two or more computers to the network by using a single jack. Just use one cable to plug the switch into the wall jack and then plug each computer into one of the switch’s ports.90013 90044 Stacking network switches 90045 90012 Some network switches, called 90015 stackable switches 90016 90015, 90016 can be expanded by adding additional switch modules that add additional ports to the switch. The additional modules may be in the form of physically separate switches that are connected via special interconnected ports, or they may be modules that can be inserted into a larger chassis. 90013 90012 Stackable switches are by nature managed switches, and the defining characteristic of a stackable switch is that all the switches connected together into a single stack are managed as if they’re a single network switch.90013 90012 For example, a stackable switch may be initially configured with just a single module that provides 48 switch ports. If you need additional ports, you can add a second module with 48 additional ports, creating a single switch with 96 ports. 90013 90012 Stackable switches are more expensive than non-stacking switches, but the simplicity of managing one large switch rather than managing multiple smaller switches may justify the added cost. 90013 90044 Looking at distribution switches and access switches 90045 90012 A network large enough to require more than one switch may also be large enough to require several distinct types of switches: 90013 90020 90003 90104 Access switches: 90105 An 90015 access switch 90016 is a switch that typically has a large number of 1 Gigabit (Gb) ports whose job is to connect individual devices such as computers and printers to the network.90004 90041 90012 For example, if your company has 100 employees, and you have wired two Cat-5e cables to each user’s desk, you’ll need at least 200 1 Gb switch ports to support these users. You’ll also need a few extra ports for things like printers and Wi-Fi access points. 90013 90012 Your network design may end up with a total of five 48-port access switches, providing a total of 240 1 Gb ports to support the 100 users. 90013 90020 90003 90104 Distribution switches: 90105 A 90015 distribution switch 90016 is a switch that is not designed to directly support end users.Instead, it’s designed to connect the access switches to each other and to your servers. Because the purpose of distribution switches is to manage the aggregate traffic from all the access switches, distribution switches are sometimes called 90015 aggregation switches 90016 90015. 90016 90004 90041 90012 Often, a distribution switch uses 10 Gbps ports rather than 1 Gbps ports. The added speed is helpful because each port on the distribution switch carries much more data than each port on the access switches.The access port switches should also be configured with a few 10 Gbps ports, which are used to connect to the distribution switch. 90013 90020 90003 90104 Core switches: 90105 The largest networks may also utilize separate 90015 core switches, 90016 which are used to connect the distribution switches. Core switches manage traffic between distribution switches. 90004 90041 90012 The following image shows a type of network that has five separate access switches that are linked together via a distribution switch.90013 Distribution and access network switches. 90012 Want to learn more? Here are nine things you should keep in your network closet. 90013 .90000 How much power does a small transformer consume when plugged in but not doing anything? 90001 90002 Tons of products use transformers. Walk around your home and you probably see them everywhere. In my house, I found them attached to my printer, scanner, speakers, answering machine, cordless phone, electric screwdriver, electric drill, baby monitor, clock radio, camcorder … You get the idea. A typical home probably has five to 10 of these little transformers plugged into the wall at any given time.90003 90002 It turns out that these transformers consume power whenever they are plugged into the wall, whether they are connected to a device or not. They also waste power when powering a device. 90003 90002 If you have ever felt one and it was warm, that is wasted energy turned to heat. The power consumption is not large – on the order of 90007 1 to 5 watts per transformer 90008. But it does add up. Let’s say that you have 10 of them, and they consume 5 watts each.That means that 50 watts are being wasted constantly. If a kilowatt-hour costs a dime in your area, that means you are spending a dime every 20 hours. That’s about $ 44 every year down the drain. Or, think of it this way – there are roughly 100 million households in the United States. If each household wastes 50 watts on these transformers, that’s a total of 5 billion watts. As a nation, that’s half a million dollars wasted every hour, or $ 4,380,000,000 wasted every year! Think of what you could do with 4 billion dollars … 90003 90002 Where these small loads really take a toll is in remote locations powered by things like solar cells and wind generators.In these systems, you are paying something on the order of $ 10 to $ 20 per watt (once you add up the cost of the solar cells, the batteries to store the power, the power regulators and inverter, etc.). Fifty watts at $ 20 per watt means that you have to spend an additional $ 1,000 just to power the transformers. In these kinds of systems, small loads are something you avoid by unplugging the transformers when not in use or by eliminating the transformer and powering the device straight from the battery bank to improve efficiency.90003 90002 However, the added electricity expense is offset by the manufacturing cost savings passed along to the customer, hopefully, as a lower product selling price. For example, it costs a manufacturer considerably less to manufacture and stock one universal “flavor” of printer that runs on 12 volts DC. The manufacturer then packages the printer with a country-dependent voltage AC wall transformer for the country it’s being sold in. When a new version of the device comes out, the manufacturer does not need to retool the power supply.90003 90002 For more information on transformers and saving energy, check out the links below. 90003 90016 Related HowStuffWorks Articles 90017 .Больше новостей
