Почему происходит падение напряжения

Что называется падением напряжения на участке цепи

Работа электроприборов невозможна без определенных параметров сети. Они состоят из многих факторов. Один из них – сопротивление проводников электрическому току. Учитывая сечение при выборе проводов или кабелей, необходимо брать в расчет и падение напряжения.

  1. Основные понятия
  2. Результат понижения напряжения
  3. Причины падения напряжения
  4. Как рассчитать потери
  5. Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Основные понятия

Падение напряжения – это величина, отраженная в изменении потенциала в разных частях проводника. Протекающий от источника по направлению к нагрузке ток меняет свои параметры в силу сопротивления проводов, но его направление остается неизменным. Измерить напряжение можно с помощью вольтметра:

  • двумя приборами в начале и конце линии;
  • поочередное измерение в нескольких местах;
  • вольтметром, подключенным параллельно кабелю.

Простейшая цепь – источник питания, проводник, нагрузка. Примером может быть лампа накаливания, включенная в розетку 220 В. Если замерить прибором напряжение на лампе, оно будет немного ниже. Падение возникло на сопротивлении лампы.

Напряжение или падение напряжения на участке цепи можно вычислять, применяя закон Ома, по формуле U = IR, где:

  • U – электрическое напряжение (вольт);
  • I – сила тока в проводнике (ампер);
  • R – сопротивление цепи или ее элементов (ом).

Зная две любые величины, можно вычислить третью. При этом нужно учитывать род тока – переменный или постоянный. Если в цепи несколько параллельно подключенных сопротивлений, расчет несколько усложняется.

Результат понижения напряжения

Распространено явление, когда входное напряжение определяется ниже установленной нормы. Проседание по длине кабеля возникает по причине прохождения высокого тока, который вызывает увеличение сопротивления. Также потери возрастают на линиях большой протяженности, что характерно для сельской местности.

Согласно нормативам, потери от трансформатора до самого удаленного участка должны составлять не более 9%. Результат отклонения параметров от нормы может быть следующим:

  • сбой работы энергозависимых установок и оборудования, осветительных приборов;
  • выход электроприборов из строя при низких показателях напряжения на входе;
  • снижение вращающего момента при пуске электродвигателя или компрессорной установки;
  • пусковой ток приводит к перегреву и отключению двигателя;
  • неравномерная токовая нагрузка в начале линии и на удаленном конце;
  • осветительные приборы работают вполнакала;
  • потери электроэнергии, недоиспользование мощности тока.

В рабочем режиме потери напряжения в кабеле могут быть до 5%. Это значение допустимо для сетей энергетической отрасли, так как токи большой мощности доставляются на дальние расстояния. К таким линиям предъявляются повышенные требования. Поэтому при потерях в быту следует уделить внимание вторичным сетям распределения энергии.

Причины падения напряжения

Перекос фаз в трехфазной цепи

Прежде всего нужно разобраться: это вина поставщика электроэнергии или потребителя. Проблемы с сетью возникают по таким причинам:

  • износ линий электропередач;
  • недостаточная мощность трансформаторов;
  • дисбаланс мощности или перекос фаз.

Эти проблемы связаны с поставщиком, самостоятельно их решить невозможно. Чтобы понять, правильно или нет работают высоковольтные линии, придется вызывать представителей энергосбыта. Они сделают замеры и составят заключение.

Удостовериться, что вина падения не связана с поставщиком, можно самостоятельно. Прежде всего, стоит выяснить у соседей, есть ли у них подобные проблемы. Для измерения напряжения в быту подойдет мультиметр. Его стоимость до 1000 рублей. Если прибор на входе в квартиру показывает нормальное напряжение, причину нужно искать в домашней сети.

Падать напряжение может из-за большой протяженности проводки. Когда длина сети превышает 100 метров, а сечение проводников 16 мм, колебания станут регулярными. Чтобы исправить ситуацию, придется менять проводку.

Слабые контакты – это дополнительное сопротивление току. К приборам он доходит в недостаточном количестве. К тому же неисправные контакты могут вызвать замыкание и привести к пожару. Чтобы нормализовать показатели, нужно заменить аварийный участок цепи и подгоревшие контакты.

Виновником может быть неправильное соединение проводов, идущих от ЛЭП к дому. Иногда вопреки требованиям безопасности соединяют медные провода с алюминиевыми или медные проводники соединены вместо клемм скруткой. Клеммы и зажимы изготовлены из некачественных материалов, либо срок их годности вышел.

Возможно, неисправность заключается в самом вводном аппарате. В этом случае его следует заменить.

Как рассчитать потери

Линейная зависимость между напряжением и током

При расчете электрической линии отклонения напряжений не должны превышать регламентированных норм. Допустимые колебания для бытовых однофазных сетей – 209–231В, для трехфазной сети напряжение может варьироваться от 361 до 399 В.

Колебания силы тока и потребляемой мощности приводит к изменению напряжения в токопроводящих жилах возле потребителя. Поэтому при составлении схемы электропроводки необходимо учитывать допустимые потери.

В однофазной сети идет два провода, поэтому падение напряжения можно найти по следующей формуле: U=I*R, в свою очередь, R=(r*2i)/S.

  • где r – удельное сопротивление, которое равно сопротивлению провода, сечением 1 мм2 и длиной 1м;
  • i – обозначается как длина проводника;
  • S – сечение кабеля.

Программа AutoCad для расчета падения напряжения

В трехфазной сети мощности на фазных проводах компенсируют друг друга, а длина нулевого проводника не учитывается, так как по нему не идет ток. Если нагрузка по фазам неравномерная, расчет выполняют как для однофазной сети. Для линий большой протяженности дополнительно учитывают емкостное и индуктивное сопротивление.

Расчет падения можно выполнять с помощью онлайн-калькулятора, также существуют специальные таблицы. В них показаны допустимые токовые нагрузки для кабелей разных типов. При расчетах сечения кабеля должны учитываться следующие данные:

  • материал изготовления проводников;
  • скрытая или открытая прокладка линии;
  • токовая нагрузка;
  • условия окружающей среды.

При протекании тока по кабелю, проводу или шине, происходит их нагревание. Этот процесс изменяет физические свойства проводников. Происходит оплавление изоляции, перегрев контактов, перегорание провода. От правильного подбора кабеля зависит надежность и бесперебойная работа электросети.

Как уменьшить падение напряжения и снизить потери в кабеле

Можно снизить количество потерь, уменьшив сопротивление на всем участке электросети. Экономию дает способ повторного заземления нуля на каждой опоре линии электропередач.

Стоимость электроснабжения линией большой протяженности, выбранной по допустимому падению напряжения, больше выбора, выполненного по нагреву кабеля. Все же есть возможность снизить эти расходы.

  • Усилить начальный потенциал питающего кабеля, подключив его к отдельному трансформатору.
  • Добиться постоянных величин напряжения в сети можно с помощью установки стабилизатора возле нагрузки.
  • Подключение потребителей с низкими нагрузками 12–36 В выполняют через трансформатор или блок питания.
  • Снизить расходы увеличением сечения питающего кабеля. Но этот метод потребует больших финансовых вложений.
  • При разработке линий энергоснабжения следует выбирать максимально короткий путь, так как прямая линия всегда короче ломаной.
  • При снижении температуры сопротивление металлов уменьшается. Вентилируемые кабельные лотки и другие конструкции снижают потери в линии.
  • Уменьшение нагрузки возможно, если есть много источников питания и потребителей.

Экономию дает должное содержание и профилактика электросетей – проверка плотности и прочности контактов, использование надежных клеммников.

Подходить к вопросу сохранения энергии нужно с полной ответственностью. Проблема потери напряжения может вывести из строя дорогостоящие приборы, инструменты. Не стоит пренебрегать мерами безопасности, они будут нивелировать скачки напряжения и защищать бытовую технику и оборудование на предприятии.

Причины низкого напряжения в сети

Причины понижения напряжения в сети могут быть различные. В этой статье мы остановимся на основных причинах, приводящих к низкому напряжению.

Основные причины снижения напряжения в сети

Всегда ли в нашей сети — 220? Вопрос, конечно, риторический, очень часто напряжение в сети не соответствует нормативам и является пониженным или повышенным.
Приводим список основных причин низкого напряжения:

  • низкое напряжение в линии ЛЭП;
  • недостаточная мощность трансформатора, установленного на подстанции;
  • перекос напряжения по фазам на линии от трансформатора до дома;
  • проблемы в распределительном щитке, малое сечение проводов в разводке.

Подробнее о причинах низкого напряжения и методах решения данной проблемы

Падение напряжения в линии ЛЭП

Одной из глобальных причин понижения напряжения является недостаточная мощность электрогенерации и электротрансформации в регионе. Недостаточное финансирование электрической отрасли с одной стороны, и бурный рост потребления электроэнергии в последние годы с другой стороны приводят к проблемам с качеством электроснабжения.

Повлиять на решение данной проблемы мы практически не можем, единственное решение в этой ситуации — покупка и установка повышающего стабилизатора напряжения.

Низкая мощность распределительного трансформатора или неправильная его настройка

Часто бывает так. К одному трансформатору было подключено определенное количество потребителей, и проблем с качеством электроэнергии не было. Потом к этому же трансформатору или подстанции подключаются ещё новые дома, и мощность его оказывается недостаточной, это приводит к понижению напряжения во всей подключенной сети. Такое явление часто наблюдается в дачных посёлках, и напряжение в 180, 170, 160 и даже 150 Вольт там не редкость.

Какие есть методы решения?. Наиболее правильный — замена трансформатора на более мощный. Но для этого нужно иметь общее решение всех потребителей и финансовые возможности. Индивидуально решить проблему в этом случае можно путём установки повышающих стабилизаторов напряжения на весь дом или нужную группу приборов.

Перекос фаз в распределительной сети, вызывающий снижение напряжения, и методы решения

Причиной снижения напряжения на входе в дом может быть неравномерное распределение потребителей в распределительной сети или «перекос фаз». Как правило, такое явление наблюдается в сельской местности, в дачных посёлках и частном секторе. Дома в таких сетях подключаются к электросети по мере строительства новых объектов индивидуально. Часто при этом подключение идёт по принципу «так удобно монтеру» или «этот провод ближе». В результате на одной «фазе» или одном «плече» сети потребителей оказывается больше, чем на других. Напряжение в этой части электросети будет ниже.

Исправить ситуацию путём повышения значения напряжения на питающем трансформаторе не получится, так как этот приведёт к повышенному (или опасно высокому) значению напряжения на других участках этой электросети. Правильное решение — устранить неравномерность распределения потребителей, переключится на питание от другой фазы сети. Но часто это бывает не возможно физически. Второй вариант решения проблемы — установка стабилизатора напряжения на входе в дом.

Проблемы в домашней сети, приводящие к понижению напряжения и методы их устранения

Первое, что нужно сделать, если у Вас низкое напряжение в розетке, — это выяснить, является ли проблема внутренней или внешней.

Самое простое — узнать, есть ли проблемы с электропитанием у соседей. После надо отключить автоматы в распределительном щите и измерить напряжение на входе в доме. Если напряжение низкое — то проблема во внешней сети. Если напряжение на входе в дом нормальное, то проблема в доме.
Приводим список частых проблем в электросети дома или квартиры:

  • снижение напряжения может быть вызвано плохими контактами на входе в распределительный щит или плохими контактами в самом распределительном щите;
  • снижение напряжения может быть вызвано плохими контактами в комнатных распределительных коробах и на самих розетках;
  • снижение напряжения может быть вызвано неправильным выбором сечения провода в разводке.

Если выявить точную причину самостоятельно не получилось, следует обратиться за помощью к профессиональному электрику.

Как поднять напряжение с помощью стабилизаторов

Существует два основных способа решить проблему низкого напряжения.
Первый способ — установка большого мощного стабилизатора на входе в дом. Такой стабилизатор должен иметь большую мощность, большой диапазон входного напряжения и высокую надёжность. Мы рекомендуем стабилизаторы напряжения SKAT ST мощность от 3,5 кВт до 12 кВт.

На следующем видео представлены возможности стабилизатора SKAT ST-12345.

Второй способ — установка локальных стабилизаторов для питания отдельных электроприборов. Такие стабилизаторы должны иметь достаточную мощность, большой диапазон входного напряжения, компактный размер и высокую надёжность. Мы рекомендуем стабилизаторы напряжения SKAT ST мощность от 1,5 кВт до 3 кВт.
На следующем видео представлены возможности стабилизатора SKAT ST-2525.

Выводы: для решения проблемы низкого напряжения в доме необходимо установить причины этого явления, попытаться устранить проблемы в сети, использовать стабилизаторы напряжения.

Некачественное электропитание в Вашей сети

Из-за чего происходит падение напряжения в электросети.

Статья предназначена для тех кто ничего не понимает в электричестве (аналогия с водопроводом).
Среди ученых уже давно есть мнение что в природе существует всего один закон, по которому все в этом мире взаимодействует, и с помощью которого можно описать все процессы – абсолютный закон природы. Но пока его еще не открыли, и к его пониманию подходят с разных сторон – химия, математика, физика со множеством направлений, и открыто масса законов и правил, которые являются всего лишь следствием абсолютного закона.
Множество людей пугает электричество, потому что они не знают и не понимают его.
Но почти все ежедневно пользуются водопроводом, и не считают это чем то сверхъестественным и страшным, так как понимают как он устроен и работает.
Исходя из всего вышесказанного мы можем провести параллель между электросетью и водопроводом, так как это разновидность одного и того же процесса, но описывается пока еще разными законами и правилами.

Начнем с приведения аналогий

На картинке представлена типичная электросеть поселка

И аналогичная ей водопроводная система

Итак, как видно из рисунков, все сети последовательного исполнения. И чем дальше от распределительной точки, тем меньше напряжения/давления доходит до потребителя. Так делается для существенной экономии кабелей/труб. Все сечения/диаметры рассчитаны с таким учетам, что бы ко всем потребителям приходило одинаковое напряжение/давление. И когда сеть новая, то так и происходит. Но со временем сети изнашиваются – трубы засоряются, появляются протечки, снимаются регуляторы давления; ухудшается проводимость проводов, появляются скрутки, перегрузка сети. И в конечном итоге получаем сильное падение напряжения/давления, такая ситуация и показана на рисунках.
На ТП начинают повышать напряжение. Чтобы последним потребителям дошло хоть что то. При этом у первых потребителей начинают выходить из строя электроприборы из-за высокого напряжения. В таких ситуациях может помочь только стабилизатор напряжения.
При высоком напряжении он сбрасывает лишнее в сеть, как редуктор. При пониженном напряжении стабилизатор выкачивает напряжение из сети как насос.
В современных многоэтажных домах, в каждой квартире устанавливается редуктор давления на 2 атм. Вследствие этого на первых этажах нет перерасхода воды и сильной потери давления в трубах и до последних этажей доходит нужное давление. Если здание более 11 этажей, то устанавливают дополнительно насосы повышающие давления для верхних этажей.
В старой или длинной электросети, также необходимо устанавливать стабилизаторы напряжения каждому потребителю для выравнивания дисбаланса в сети. Но этим занимаются уже сами потребители.

Почему происходит падение давления в трубах:

•1. Трубы засоряются, на стенках появляется нарост, соответственно уменьшая диаметр трубы. При отключении и включении воды наросты в трубах откалываются и скапливаются в изгибах, тем самым создавая сопротивление току воды.

•2. Врезка труб большего диаметра чем рассчитано. Из-за этого происходит резкое падение давления во всей системе.

•3. Включение всех кранов одновременно

Почему происходит падение напряжения в электросети:

•1. Воздушные электросети прокладываются из алюминиевого провода без изоляции. С течением времени у алюминия, если по нему пропускают ток, ухудшаются проводимые свойства, разрушается кристаллическая решетка, увеличивается сопротивление.

•2. Местные электрики, как правило, при соединении проводов используют обычную скрутку, а не болтовое крепление, что добавляет сопротивление току.

•3. При перегрузке сети. Сечение проводов ограничивает ток который по ним можно пускать:

Медные жилы проводов и кабелей

В случае превышения допустимого тока, провода начинают греться. При повышении температуры металла его сопротивление току увеличивается.
Расчет падения напряжения достаточно простой:

Закон Ома U = I * R

•1. I = Uит/(R1+R2+R) = 8.15 А

•2. U1 = I * R1 = 8,15 В

•3. U2 = I * R2 = 8,15 В

•4. U = I * R = 203 В

Как видим падение напряжения из-за скруток и сопротивления проводов, в данном случае составило 16,3 В. Сопротивление скруток зависит от их качества и количества. Сопротивление проводов зависит от температуры и его длины.

Удельное сопротивление меди при 20о – ρ = 0,018 Ом*мм 2 /м
Удельное сопротивление алюминия при 20о – 0,028 Ом*мм 2 /м

Получим сопротивление провода от ТП до потребителя. Сечение алюминиевого провода 16 мм 2 , расстояние 1 км.

Сопротивление провода R = 0,028 * 1000 / 16 = 1,75 Ом

С учетом того что на ТП выходное напряжение настраивают 240В – 260В, то даже если вы находитесь за 2 км от неё к вам доходит нормальное напряжение 220В, если все соединения проводов выполнены качественно. Но как только сеть перегружают сопротивление проводов резко увеличивается. Особенно это сильно заметно в дачных поселках, где стоят маломощные ТП, а потребителей огромное количество. Днем напряжение в сети может опускаться до 100В у конечных потребителей, а ночь подниматься до 260В.
Для приборов где есть электронные схемы такое напряжение губительно. Для современных электромоторов, насосов , компрессоров, холодильников такое напряжение так же не допустимо. С целью экономии материалов они выполняются рассчитанными на напряжение 220-230В ± 5%, без двойного запаса прочности, как раньше. И в условиях плохого напряжения они просто сгорают.
В особо плачевных ситуациях не поможет даже стабилизатор напряжения.

Электроника для всех

Блог о электронике

Источники энергии. Потенциал и падение напряжения

Еще один пост из серии основы основ. Заметил я, что многие совершенно не въезжают в концепцию падения напряжения, разности потенциалов и типов источников питания. Поэтому запилю ка я ликбез по этой теме. С самого начала. Потом заброшу его в начало рубрики «Начинающим». Пойдет как замена цикла статей канализационной электроники. Т.к. тот цикл писался для «Хакера» и особой подробностью не отличался ввиду ограничений на размер полосы.

Начало начал. Ноль.
Итак, начну с самого начала. Со дна. То есть с земли. Точки нулевого потенциала. Эта точка совершенно произвольная. Просто нам так удобно, что мы приняли ее за ноль. Надо же с чего то начинать. В однополярном питании это, обычно, минус питания. В двуполярном — нечто посредине, впрочем от конструкции зависит.

Источник энергии
Что такое вообще источник электрической энергии? Это всего лишь «зарядовый насос» который перекачивает электроны (или ионы) посредством химической, электростатической, сегнетоэлектрической, электромагнитной, термической, да любой энергии. Это не важно. Суть лишь в том, что он искажает нейтрально-равномерное распределение зарядов, стаскивая положительные в одну сторону, отрицательные в другую.
Как насос, поднимая воду на высоту, за счет энергии толпы грязных нигр, в поте лица вращающих его маховик, увеличивает потенциальную энергию воды, поднятую на высоту.

И вот если мы примем один конец нашей трубы-проводника за ноль, то на другой будет какой то потенциал. Какой?
А это зависит от силы источника энергии, ведь заряды сопротивляются, хотят обратно, к нулевому состоянию. Системе с минимальной энергией. А еще от характеристик самой силы. Например, химическая, что в солевых батарейках, не дает напряжения больше 1.5 вольт. Это свойства электролита и электродов (я химию уже подзабыл, но что то там связано с электрохимическим рядом).
Причем мы можем источники энергии составлять цепочкой. И тогда выходит, что выход первого, станет точкой нулевого потенциала для второго, такого же, и он сможет накачать еще столько же сверху. А относительно общего нуля будет вдвое больше.

Как если бы мы соединили два насоса последовательно, один набивает нам давление в 1 атмосферу, и второй относительно него набивает 1 атмосферу, а вместе они выдают аж два очка.

У меня на прошлой работе делали стендовые мультиметры. Делали их из обычных DT-838 прикручивая их на панели. Делали массово, сотнями. А все они с завода комплектуются батарейкой типа КРОНА которая тут оказывалась не нужна. Батарейка была голимая, но свои 9вольт давала. И таких батареек была целая коробка от телевизора, россыпью. А Крона прикольна тем, что она может соединяться своим разьемом с другой Кроной. Ну я от нефиг делать давай их соединять последовательно, раскладывая на полу. Сколько я их соединил я уже не помню. Потом мне тупо стало страшно, т.к. в длину у меня пространство кончилось, а в два слоя их соединять сцыкотно — так как концы близко получались. А у меня в результате получился источник напряжением чуть ли не под киловольт и способный дать в течении нескольких минут ток в пару ампер. Коротни я его на себя и от меня бы одни ботинки остались. Пришлось разобрать адскую машину.

Замкнутая цепь
Ну вот есть у нас источники энергии, каждый наращивает потенциал согласно своей дури. На вершине же этой цепи у нас будет их суммарный потенциал. Дикое количество нескомпенсированных зарядов, рвущихся к нулю. Их можно сравнить с сжатым воздухом.

Обратно они прорваться не могут — источник энергии не дает. Вперед — некуда. Для пробоя воздуха энергии не хватает. Вот и висят в таком состоянии. Как батарейка, никуда не подключенная — на выходе голый потенциал и никакой движухи. Напряжение есть, а тока нет. Осталось только дать им путь. Замкнем цепь. Накоротко, без полезной нагрузки.

И ток рванет по короткому пути, а потом обратно за счет источника энергии наверх и так далее. Напряжение наверху сразу же упадет в ноль. Но раз сопротивления нет, то с какой скростью он это будет делать? Идеальный насос, с бесконечной мощностью, разгонит нам ток до бесконечности.

Но в реальности выходит на сцену производительность насоса. Т.е. насос физически, ввиду своей конструкции, не может нам прокачать больше определенного объема (скажем, ограниченный размер цилиндра), а у батареи есть ограниченная площадь электродов, у генератора есть сопротивление обмоток. Получается в цепи все же есть сопротивление, это сопротивление источника. И выше него не прыгнешь. Также и с реальным источником напряжения. У него тоже всегда есть внутреннее сопротивление. И чем оно ниже, тем мощней источник, тем больший ток он сможет отдать.

Впрочем, никто не мешает взять и соединить два насоса-источника параллельно. И у нас получится, что они с одинаковым давлением (напряжением) родят вдвое больший ток. Правда тут надо учитывать, что ставить в параллель два источника с разным напряжением нельзя — тогда более слабый будет продавливаться более сильным и служить потребителем. Разумеется если внешней нагрузки, которая бы просадила напряжение до уровня слабого, нет.

Тоже самое касается и последовательного включения. Если мы воткнем в последовательное включение источник с большим внутренним сопротивлением чем у всех остальных, то он забьет всю цепь и будет обузой, не давая развивать максимальный ток.

Теперь вспомним о батарейках. Когда батарейка новая, то у ней малое внутреннее сопротивление, но чем больше электролита вступает в реакцию тем внутреннее сопротивление становится больше. И получается, что напряжение то она выдает и мультиметр показывает вроде бы четкие полтора вольта, но стоит затребовать с нее большой ток, как она мгновенно сдувается — возросшее сопротивление не позволяет выдать его и напряжение падает.

А теперь немног больше конкретики. Закон Ома для полной цепи.

Есть просто закон Ома: напряжение = ток * сопротивление

Это частный случай закона Ома для отдельного элемента цепи. Но есть еще закон Ома для полной цепи, с учетом источника.

Итак, у нас в цепи есть:

Наш идеальный насос — источник электродвижущей силы (ЭДС) — Е. У него бесконечная мощность и нулевое внутреннее сопротивление.
Но, чтобы жизнь не казалась медом, добавим еще и внутреннее сопротивление. Чтобы получить реальный источник. Re
А также есть нагрузки R1 и R2, включенные последовательно.

Ток (I) в последовательной неразветвленной цепи одинаков везде. И равен он величине ЭДС поделенной на сумму ВСЕХ сопротивлений, в том числе и внутреннего. И из этого получается вот что:

Т.к. I*R=U перепишем все по иному:

Получается, что электродвижущая сила нашего источника, раскладывается, в зависимости от величины нагрузки, по всей цепи. Чем больше нагрузка, тем больше там надо приложить энергии для ее преодоления. Т.е. в нашей батарейке, если у нас E константа и не меняется (напомню, что она зависит только от химии процесса и подбора материалов батареи — т.е. это конструктивная особенность батареи), то при увеличении Re у нас, чтобы сохранить равенство, приходится снижать ток. А раз так, то падает U1 и U2 т.е. напряжение на потребителе. Еще, можно заметить, что у последовательных потребителей напряжение на каждом из них зависит от его R. И там где сопротивление больше — будет большее напряжение.

А что происходит когда мы тыкаем вольтметром в нашу дохлую батарею? А у вольтметра ОГРОМНОЕ сопротивление. И по сравнению с ним внутреннее сопротивление источника даже не отсвечивает.

Спасибо. Вы потрясающие! Всего за месяц мы собрали нужную сумму в 500000 на хоккейную коробку для детского дома Аистенок. Из которых 125000+ было от вас, читателей EasyElectronics. Были даже переводы на 25000+ и просто поток платежей на 251 рубль. Это невероятно круто. Сейчас идет заключение договора и подготовка к строительству!

А я встрял на три года, как минимум, ежемесячной пахоты над статьями :)))))))))))) Спасибо вам за такой мощный пинок.

141 thoughts on “Источники энергии. Потенциал и падение напряжения”

Зашел просто дабы поблагодарить. Микросхемотехнику я выучил в основном по мануалам на сайте. Все много проще и ближе, чем тонны «воды» в учебниках, которая отбивают охоту их читать)

К цепочке из Крон подключить бы гаус пушку самодельную, сгорит конечно в ней все нафик, но какой наверное потенциал был бы, ух.

Да врядли. Их от конденсаторов питают, при не меньшем напряжении и гораздо меньшем внутреннем сопротивлении.

Вы не поняли эту статью? При подключении пушки гаусса (очень малое сопротивление обмотки, почти КЗ), весь киловольт упадет на батарейках. Смотрите вторую группу фоток, самую первую картинку.

На самом деле фиг с два. ТАм дикая индуктивность и вначале все ударится в катушку, а потом уже высадит на батарею, но тогда уже будет все равно.

20-50uH — не очень-то дикая. Крона ведь больше 0,5 (грубо) ампера не сможет отдать. Неужели гаусс сработает?

Так и время пуска там миллисекунды. Так что долбаентся еще как. Хотя кондер все же намного лучше.

Хмм, простите что встреваю, но у кроны очень высокое внутреннее сопротивление, а уж если их соединить несколько штук последовательно, то дай Б-г светодиод загорится, а вы Бабах! :) Короче говоря я уверен на 99%, что если соединить последовательно 10 крон и подключить их к этой самой гаусс пушке то не произойдет ровным счетом НИЧЕГО!

Ну ток она в 1А на секунду другую даст запросто. Так что не настолько высокое. И речь шла не о 10 кронах, а скажем, о 100 :) И тогда это 900 вольт и 1А, почти киловатт.

С другой стороны кондер даст в импульсе много больше и длины этого импульса возможно хватит на разгон. С другой стороны, киловаттом с кроны можно разгонять циклическую конструкцию, т.к. она, в отличии от кондера, даст киловатт на приличное время (десяток секунд, вместо миллисекунд).

100 крон, у каждой сопротивление, скажем 35 Ом получаем 3500 Ом и 900 В. Таким образом, ток короткого замыкания составит 900/3500

= 0,25 A. Понимаете к чему я клоню? А на деле все будет еще хуже.

«100 крон, у каждой сопротивление, скажем 35 Ом получаем 3500 Ом и 900 В. Таким образом, ток короткого замыкания составит 900/3500

= 0,25 A. Понимаете к чему я клоню? А на деле все будет еще хуже.»
И да, напряженность магнитного поля от напряжения не зависит ;)
http://ru.wikipedia.org/wiki/Соленоид

Ну не 35 ом, а не более 9ом. Т.к. ток в 1А она таки дает, хоть и не долго. Итого:

100шт = 900Ом и 900В ток 1А, как и от одной кроны. Что в результате почти киловатт.

Это какие то турбо кроны, в нашем городе у нормальной кроны около 35 Ом. Ну да ладно.
Как насчет того, что гаусс пушка от 90В 1А выстрелит так же как от over 9000В 1А? Ну ладно, примерно так же. Буквально самую малость лучше.

Обычная Varta 9V Alkaline

Как бы да. От напряжения зависит лишь скорость нарастания тока в обмотке, а максимальный ток то все равно 1 А. На этом предлагаю спор закончить, а желающим почитать про электромагнетизм.

Ну усе верно, что позволяет намотать большую обмотку, с большим числом витков и более тонким проводом, т.к. ток не велик.

от большей скорости нарастания тока мы получим большую напряженность в момент включения. и если вовремя катушку отключить (примерно при пролете снаряда через середину катушки) то 9кв естественно выстрелит в разы сильнее чем 9000В. как ни крути — энергия имеет квадратичную зависимость от напряжения. а вам, DI HALT, стыдно должно быть предлагать намотать обмотку более тонким проводом. активное сопротивление враг номер один в таких делах

«то 9кв естественно выстрелит в разы сильнее чем 9000В. как ни крути — энергия имеет квадратичную зависимость от напряжения. а вам, DI HALT, стыдно должно быть»
———————-
А вам должно быть стыдно не знать, что 9кВ и 9000В — это одно и то же. Так что не спешите стыдить других.
(не мог ответить раньше — невозможно было зайти…).

эммм. в смысле?
к — кило => кило — *10e3 => 9кВ = 9*10e3В => 9000В.
http://ru.wikipedia.org/wiki/Приставки_СИ — почитайте на досуге

В смысле, что сначала надо прочитать, что сами пишете:
«9кв естественно выстрелит в разы сильнее чем 9000В.»
Дошло? А то привыкли, чуть что — стыдить других да совать носом в Википедию, а свою писанину не читаете. Не думайте, что вы тут самый умный, только потому, что мир по википедии познавали, а не по учебникам.

Вот спасибо, а то когда-то не было физики нормальной в 8-м классе, и все — писец. Теперь вот приходится наверстывать.

Вообще хорошо когда помимио теории и всяких формул показывается реалььная работа. Хотя бы в картинках. А то тупо формулы забываются почти сразу. Как правило легче понимать основы и потом пользовааться справочниками.

>Ближайший из ряда — 250 Ом.
Эт в каком ряду такие резисторы есть?

Что такое провалы напряжения в сети и как с ним бороться?

Обеспечение качества электроэнергии, отвечающего нормам ГОСТ 13109-97, является основной задачей при электроснабжении потребителей. Отклонения от номинальных значений, в частности, провалы напряжения, отрицательно отражаются на работе электрооборудования и могут стать причиной серьезного материального ущерба. В данной статье мы ответим на ключевые вопросы, связанные с кратковременным понижением напряжения, рассмотрим природу этого явления и причины его проявления.

Что такое провал напряжения?

В соответствии с определением, приведенным в ГОСТ 13109-97, под данным явлением подразумевается внезапное понижение амплитуды напряжения с последующим динамическим восстановлением питания в пределах номинального значения. Пример осцилограммы падения напряжения представлен ниже.

Осцилограмма провала напряжения

Характеризующие показатели

Для описания понижения амплитуды напряжения используются следующие показатели:

δUп – глубина провалов, для вычисления применяется следующая формула: δUп = (Uном — Uмин) / Uном , где Uном – номинальная величина амплитуды питающего напряжения, Uмин – значение остаточного напряжения;

∆t – длительность, данная величина определяется как разность между моментом восстановления напряжения к номинальному значению tк и временным параметром фиксации начальной стадии отклонения tн. Формула расчета длительности будет иметь следующий вид: ∆t = tк — tн

Fп – частотность повторений (частота возникновения провалов), приведем формулу, используемую для расчета этого параметра: Fп= 100% * m * (δUп* ∆tп) / M, где числитель дроби описывает количество отклонений, определенной глубины и длительности, произошедших в течение измеряемого периода. Знаменатель – общее количество отклонений, обнаруженных в ходе измерений.

Основные показатели провала напряжения

Приведенные выше показатели используются для определения качества электроэнергии в той или иной системе электроснабжения.

Причины появления провалов

Несмотря на то, что проявления отклонения напряжения имеют случайный характер, вероятность этого события зависит от вполне определенных причин. К таковым относятся:

  1. Пусковые токи.
  2. Колебания напряжения при коротком замыкании.
  3. Внезапное значительное увеличение нагрузки.
  4. Другие причины сетевого происхождения.

Рассмотрим подробно каждый из перечисленных факторов.

Токи включения

Образование токов включения, например, при старте мощных электродвигателей или другого устройства — самая распространенная причина подобных провалов. На рисунке ниже представлен пример, когда мощный двигатель подключен к единому вводу питания с другими потребителями.

Образование провала напряжения при запуске электродвигателя

Обозначения:

  • Т1 – Понижающий трансформатор.
  • RZ – Полное сопротивление на вводе питания.
  • RZ1-RZ3 — Полные сопротивления цепей потребителей.
  • М – мощный асинхронный двигатель.

С включением двигателя М образуется пусковой ток Iпуск, величина которого превышает номинальный по значению (Iпуск > Iном). Это приводит к образованию зоны провала c существенным понижением напряжения в цепи RZ1 и незначительным отклонениям на главном распределителе остальных цепей потребителей.

Короткие замыкания

Возникновение в электросети токов коротких замыканий также вызывают отклонения напряжения от нормы. Рассмотрим, как протекает и определяется процесс в сетях с различным классом напряжения.

КЗ в сетях с низким напряжением.

Пример такой ситуации проиллюстрирован на рисунке ниже. В данном случае на величину тока КЗ влияют полные сопротивления RZ и RZ2.

Образование провала вследствие КЗ в цепи потребителя 2

Исходя из этого, можно сказать, что чем больше будет величина полного сопротивления в сети низкого напряжения, тем меньшим будет значение тока КЗ.

На практике, в случае КЗ в цепи потребителя 2 должно произойти срабатывание защиты этой группы. Например, если отключение цепи произойдет через 50 мс, то на главном распределителе образуется зона провала длительностью 50 мс. То есть, данный параметр зависит от скорости срабатывания защиты. При этом глубина провала будет уменьшаться по мере удаления от поврежденного участка, соответственно, чем ближе нагрузка, тем большее отклонение. Эти правила работают как в сетях с низким, среднем и высоким напряжением.

КЗ в сетях с напряжением среднего класса.

Больше всего проблем возникает, когда КЗ происходит в трехфазных сетях среднего класса напряжения. Несмотря на случайный характер этого явления, вероятность возникновения аварийной ситуации довольно велика, поскольку нельзя исключать влияние сторонних факторов. К таковым можно отнести:

  • Различные виды земляных работ, в ходе которых может быть нанесено повреждение кабельной линии.
  • Пробои в местах соединений.
  • Старение изоляционного покрытия.
  • Воздействие природных и техногенных факторов.

При образовании тока КЗ он будет протекать, пока устройства автоматического защитного отключения на распределительной подстанции не изолирует аварийный участок. Пока этого не произойдет, в сети распределительной подстанции будет наблюдаться значительное снижение линейных напряжений.

КЗ в высоковольтных линиях.

В большинстве случаев замыкания в ВЛ происходят вследствие воздействия природных факторов (грозовые разряды, ураган и т.д.) или по причине ошибочных коммутаций и ложных срабатываний автоматической защиты.

Большие нагрузки

При подключении к электросети большой нагрузки, может привести к образованию пусковых токов, превышающих номинальные в несколько раз. В тех случаях, когда электроцепь рассчитана под номинальный ток, превышение этого параметра станет причиной снижения амплитуды источника питания. Масштабность данного проявления напрямую зависит от запаса мощности электрической сети и величины полного сопротивления.

Провалы сетевого происхождения

Учитывая сложность распределительных цепей, следует принять во внимание, что при повреждении одного из участков цепи будет оказываться влияние на остальные части. При этом на глубину и продолжительность провалов будет оказывать влияние следующие факторы:

  • топология цепи;
  • величина полного сопротивления проблемного участка;
  • текущая мощность нагрузки и источника электрической энергии (генератора).

Для более детального представления, рассмотрим пример, представленный на рисунке ниже.

Провалы сетевого происхождения

Допустим, произошло фазное замыкание в точке Р2, это приведет к тому, что у потребителя 1 отклонения напряжения наблюдаться не будут, у потребителя 2 глубина провала составит 63%, а у потребителя 3 – 97%.

Если однофазное замыкание возникнет в точке Р1, то глубина провала будет 50% от номинала у всех потребителей, за исключением потребителя 1. То есть, как мы видим, чем выше уровень топологии, где произошло повреждение, тем большее число потребителей попадает в зону провала напряжения. Соответственно, у потребителей, подключенных к уровню 3 риск появления провала значительно выше, чем у потребителей, запитанных от первого и второго уровня.

Допустимые провалы напряжения по ГОСТ

Согласно ГОСТ 32144 2013 для определения показателей качества электроэнергии провалы следует классифицировать по двум критериям:

  1. Величина остаточного напряжения.
  2. Длительность.

Поскольку появление провалов носит случайный характер, для представленных выше критериев не установлены численные значения. Тем не менее, измерения амплитуды и длительности должны проводиться с целью создания статистического массива, позволяющего установить вероятность случайного события для определенной электросети, с целью характеризовать КЭ.

Что касается «допустимых по ГОСТу провалов», то данное словосочетание не имеет смысла, поскольку под провалом подразумевается отклонение от установленной ГОСТом нормы (0,9Uном). Если быть точным, то можно назвать нормированием допустимую длительность провала (30 с), при превышении которого отклонение считается пониженным напряжением.

Влияние провалов на работу электрооборудования

Данное явление считается менее опасным отклонения частоты и импульсов напряжения, но, тем не менее, провалы могут привести к следующим последствиям:

  • Понижению интенсивности светового потока, производимого источниками с нитью накала.
  • Снижению чувствительности радио- и телеприемников.
  • Нестабильности работы рентгеновских установок.
  • Ложным срабатываниям электронных систем управления.
  • Понижение уровня постоянного тока в контактной сети электротранспорта негативно отражается на работе подвижного состава.
  • Изменению характеристик преобразователей напряжения.
  • Падение мощности электродвигателей, что приводит к электропотерям и износу.

Глубина провала более 10% от допустимого отклонения с большой вероятностью вызовет отключение газоразрядных источников освещения. При низком напряжении, более 15% от допустимой нормы, произойдет размыкание пускателей, что вызовет отключение электрооборудования и, как следствие, приведет к нарушению техпроцесса.

Характерно, что на дуговую электросварку провалы не оказывают серьезного влияния ввиду большой термической инерционности процесса, в то время как качество точечной сварки существенно снижается.

Финансовая сторона вопроса

Говоря о влиянии провалов на электрооборудование, мы упустили из виду финансовые потери, которые складываются из следующих составляющих:

  • Упущенная прибыль из-за простоя оборудования и потери времени на возобновление технологического цикла.
  • Ремонт вышедшего из строя оборудования.
  • Потери сырья и т.д.

Как бороться с провалами напряжения?

Как мы выяснили, провалы являются случайным явлением, длительность которого зависит от срабатывания защитных систем, а глубина – удаленностью от проблемного участка. Поскольку изменить вероятность проявления не представляется возможным, то остается только влияние на масштаб провала и устранение последствий.

Сделать это можно путем оптимизации сети, чтобы производилась компенсация провалов при резких изменениях нагрузки, а также установки специальных приборов для контроля фазных напряжений на соответствие номинальному уровню и исключению несимметрии. Не менее эффективно действует стабилизирующее оборудование, установленное у потребителя электроэнергии. Более серьезные приборы могут выступать в роли регулятора напряжения и преобразователя основной частоты.

Если проблема вызывается замыканиями, то установка системы АПВ, а при критических провалах и АВР, может сократить предельно допустимую длительность отклонения до короткого прерывания. То есть, автоматическая система произведет повторное включение и если это не даст результата, произойдет ввод резерва.

Советуем ознакомиться и прочитать:

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий