Увага новинка! Стабілізатор напруги для всього будинку SKAT ST-12345 розроблений спеціально для мереж із нестабільною мережевою напругою. Стабілізує напругу в діапазоні від 125 до 290 Вольт! Має велику потужність 12 кВА! Гарантія – 5 років! Відео випробування стабілізатора дивіться.
Висока та підвищена напруга. Причини виникнення
Як у наших у наших електромережах можуть з'явитися висока чи підвищена напруга.Як правило до підвищення напруги можуть призвести неякісні електричні сітіабо аварії у мережах. До недоліків мереж можна віднести: застарілі мережі, низькоякісне обслуговування мереж, високий відсоток амортизації електрообладнання, неефективне планування ліній передач та розподільчих станцій, не керований зростанням кількості споживачів. Це призводить до того, що сотні тисяч споживачів отримують високу або підвищену напругу. Значення напруги у таких мережах може досягати 260, 280, 300 і навіть 380 Вольт.
Однією з причин підвищеного, як не дивно, може бути знижена напруга споживачів, що знаходяться далеко від трансформаторної підстанції. У цьому випадку часто електрики навмисне підвищують вихідну напругу електричної підстанції, щоб домогтися задовільних показників струму останніх в лінії передач споживачів. У результаті перші в лінії напруга буде підвищеним. З цієї ж причини можна спостерігати підвищену напругу у дачних селищах. Тут зміна параметрів струму пов'язані з сезонністю та періодичністю споживання струму. Влітку ми спостерігаємо зростання споживання електроенергії. У цей сезон на дачах знаходиться багато людей, вони використовують велику кількість енергії, а взимку споживання струму різко падає. У вихідні споживання на дачних ділянкахзростає, а у робочі дні падає. В результаті маємо картину нерівномірного споживання енергії. У цьому випадку, якщо встановити вихідну напругу на підстанції (а вони, як правило, не достатньої потужності) нормальним (220 Вольт), то влітку і у вихідні напруга різко просяде і буде зниженим. Тому електрики спочатку настроюють трансформатор на підвищену напругу. У результаті взимку та в робочі дні напруга у селищах високо або підвищена.
Друга велика група причин появи високої напруги - це перекоси фаз при підключенні споживачів. Часто буває так, що підключення споживачів відбувається хаотично, без попереднього плану та проекту. Або під час реалізації проекту чи розвитку поселень відбувається зміна значення споживання різних фазах лінії передач. Це може призвести до того, що на одній фазі напруга буде зниженою, а на іншій фазі підвищеною.
Третя група причин підвищеної напруги в мережі – це аварії на лініях електропередач та внутрішніх лініях. Тут слід виділити дві основні причини - обрив нуля та попадання струму високої напруги у звичайні мережі. Другий випадок – це рідкість, трапляється у містах у сильний вітер, ураган. Буває, що лінія живлення електротранспорту (трамваю чи тролейбуса) потрапляє під час урвища на лінії міських мереж. В цьому випадку до мережі може потрапити і 300, і 400 Вольт.
Тепер розглянемо, що відбувається під час зникнення «нуля» у внутрішніх будинкових мережах. Цей випадок буває досить часто. Якщо в одному під'їзді будинку використовується дві фази, то при зникненні нуля (наприклад, немає контакту на нулі) відбувається зміна значення напруги на різних фазах. На тій фазі, де зараз навантаження у квартирах менше, напруга буде завищеною, на другій фазі заниженою. Причому напруга розподіляється обернено пропорційно навантаженню. Так, якщо на одній фазі навантаження саме в цей момент в 10 разів більше ніж на іншій, то ми можемо отримати на першій фазі 30 Вольт (низька напруга), а на другій фазі 300 Вольт (висока напруга). Що призведе до згоряння електричних приладів, та можливо пожежі.
Чим небезпечна висока та підвищена напруга
Висока напруга є небезпечною для електричних приладів. Значне підвищення напруги може призвести до згоряння приладів, їх перегріву, додаткового зношування. Особливо критичні до високої напруги електронне обладнання та електромеханічні прилади.
Підвищена напруга може призвести до пожежі в будинку, завдати великих збитків.
Якщо набридло постійно міняти лампи, що перегоріли, скористайтеся однією з наведених порад. Але у всіх випадках успіх досягається за рахунок суттєвого зниження напруги.
У денний і особливо в нічний час напруга в мережі нерідко досягає 230-240В, що призводить до прискореного вигоряння ниток напруження електроламп. Підраховано, що підвищення напруги лише на 4% порівняно з номінальним (тобто з 220 до 228В) скорочує термін служби електроламп на 40%, а при підвищеному "живленні" в 6% цей термін знижується більш ніж наполовину.
У той же час зменшення напруги на лампах всього на 8% (до 200-202В) збільшує стаж їх роботи в 3,5 рази, при 195В він зростає майже в 5 разів. Зрозуміло зі зниженням напруги, знижується і яскравість свічення, але у багатьох випадках, зокрема у службових приміщеннях, і в місцях загального користування, ця обставина не така вже й важлива.
Як знизити напругу на електролампах? Існують два простих способу.
Перший- Включають послідовно дві лампи (рис 1). А яку ж лампу взяти як додаткову? Можна таку саму, як і основна. Але тоді обидві лампи світитимуть слабо. Найкраще підбирати лампу так, щоб потужності ламп відрізнялися в 1,5-2 рази, наприклад, 40 і 75 Вт, 60 і 100 Вт і.т.д. Тоді лампа меншої мошності буде світитися досить яскраво, а потужніша слабше, виконуючи роль своєрідного баласту, що гасить надмірну напругу (рис.2.).
На перший погляд виграшу ні-адже доводиться використовувати одразу дві лампи замість однієї. Але що показує найпростіший розрахунок; падіння напруги на лампах при послідовному з'єднаннірозподіляється обернено пропорційно їх потужності. Тому при напрузі в мережі 220В (візьмемо пару ламп на 40 і 75 Вт) на 40-ватній лампі напруга буде близько 145В, а на її 75-ватній "партнерці" трохи більше 75В.
Так як довговічність залежить від величини напруги, зрозуміло, що міняти доведеться в основному лампу меншої потужності. Та й та, як показує практика, у найгіршому випадку служить не менше року. У звичайних умовах за цей час доводиться міняти від 5 до 8 ламп (мається на увазі щодобова робота протягом 12 годин). Як бачите, економія дуже відчутна.
Інший
спосіб-послідовне включення лампи та напівпровідникового діода. Завдяки малим розмірам його можна встановити в конусі вимикача між клемою і одним з проводів, що підводять. При цьому варіанті відбувається ледь помітне мерехтіння ламп (за рахунок однонапівперіодичного випрямлення змінного струму), а середнє значення напруги ними становить близько 155В.
Тепер про вибір типу діода. Він повинен мати певний запас допустимого струму і бути розрахований на напругу не нижче 400В. З мініатюрних діодів цій вимогі відповідають серії КД150 та КД209.
Однак діоди марки КД105 слід застосовувати з лампами, у яких потужність не перевищує 40Вт, а діоди КД209 (з будь-яким буквеним індексом) – для спільної роботи з 75-ватними освітлювальними приладами.
Зрозуміло використовувати можна й потужніші діоди інших типів, але їх доведеться встановлювати поза вимикача. Правильно підібраний діод слугує практично необмежений час.
Тепер розберемо ще одне запитання. Як бути тим, якщо у будинку загальний вимикач на весь під'їзд? І тут встановлюють один діод великої потужності.
Його кріплять на металевому куточку, пригвинчують шурупами до стіни поряд з вимикачем, і закривають кожухом з отворами.
Типи діодів, що рекомендуються: КД202М, Н,Р або С, КД203, Д232-Д234, Д246-248 з будь-яким буквеним індексом.
При виборі типу діода пам'ятайте, що його максимально допустимий робочий струм (зазначений у паспорті напівпровідникового приладу) на 20-25% повинен перевищувати сумарний струм, який споживається одночасно всіма лампами, що належать до цього вимикача. Якщо діод допускає струм всіх лампочок (його неважко порахувати розділивши загальну потужністьвсіх ламп на напругу мережі 220В) не повинен перевищувати 4А.
І останнє: під'єднуючи додаткову лампу або діод, не забувайте, що маєте справу з високою напругою, яка становить небезпеку для Вашого життя. Тому обов'язково знеструмте лінію, а вже потім приступайте до роботи. Всього найкращого.
Якщо йдеться про зниження напруги в мережі, то знаходження проблеми є складнішим завданням, оскільки вона залежить від типу споживача електроенергії, що використовується. Можна виділити два основних типи споживачів: опору та двигуна.
Що стосується споживача типу опору, то для них зниження напруги прямо пропорційно падіння струму, що споживається (з-н Ома l = U / R). Для запобіжників слабкий струм не несе жодних небезпек. Якщо взяти опір, що споживає 300 Вт (рис. 55.2) при 240 В, то при напрузі 24 В споживатиме тільки 3 Вт.
Що ж до типу двигуна, спочатку необхідно відрізняти їх у дії більшого моменту опору (рис. 55.3). Так, можна порівняти поршневі (більший момент опору? і приводні двигуни (менший момент опору?).
Щодо відцентрових вентиляторів, то вони знаходяться між двома даними категоріями. Переважно їх характеристики не витримують значного падіння напруги живлення, тому їх відносять до категорії пристроїв з великим моментом опору.
Нагадаємо, що здатність двигуна приводити в рух пристрій (момент на валу) залежить від квадрата напруги живлення. Тобто, якщо він призначений для роботи від живлення 220 В, а напруга знизиться до 110 В, то момент, що крутить, зменшиться в 4 рази (рис. 55.4). Якщо при зниженні напруги момент опору занадто великий, двигун зупиниться. При цьому струм, що споживається двигуном, дорівнюватиме пусковому, який він споживатиме під час вимушеної зупинки. У цей момент врятувати його від сильного перегріву може лише вбудований захист (теплове реле), яке швидко відключить живлення.
При низькому моменті опору пристрою зниження напруги приведе до зменшення швидкості обертання, оскільки мотор володіє меншою наявною потужністю. Ця властивість широко застосовується у більшості багатошвидкісних двигунів, які обертають вентилятори кондиціонерів (рис. 55.5). При перемиканні на БС ( велика швидкість) опір замкнутий на коротко і двигун запитується від 220 В. Швидкість його обертання номінальна.
При перемиканні на МС (мала швидкість) опір з'єднаний послідовно з обмоткою двигуна, через що напруга на ньому знижується. Відповідно зменшується і крутний момент на валу, таким чином, вентилятор починає обертатися зі зниженою швидкістю. Споживаний струм стає меншим. Дана властивість широко застосовується при виготовленні електронних регуляторів швидкості (на основі тиристорів), що служать для регулювання тиску конденсації, змінюючи швидкість обертання вентиляторів у конденсаторах з повітряним (рис. 55.6).
Дані регулятори, які називають перетворювачами або вентилями струму, функціонують, як і інші регулятори-обмежувачі, працюючи за принципом «зрізання» частоти амплітуди змінного струму.
У першій позиції тиск високий та регулятор швидкості повністю пропускає напівперіоди мережі. На клемах двигуна напруга (заштрихована область) відповідає живленню в мережі, і він починає обертатися з максимальною швидкістюпри цьому споживаючи номінальний струм.
У другій позиції тиск конденсації починає знижуватися. Вступає в регулятор, зрізуючи частину кожного напівперіоду, що надходить на вхід двигуна. Напруга на клемах двигуна зменшується разом зі швидкістю і споживаним струмом.
У третій позиції напруга надто слабка. Оскільки крутний момент двигуна менший за момент опору вентилятора, він зупиняється і починає нагріватися. Таким чином, регулятори швидкості переважно налаштовуються на гранично допустиме значення мінімальної швидкості.
Крім того, метод «зрізання» може застосовуватись у однофазних двигунахколи ті використовуються для приводів з низьким моментом опору. Що стосується трифазних двигунів(що використовуються для приводу машин з великим опором), то рекомендовано застосування багатошвидкісних двигунів, двигунів постійного струмучи частотних перетворювачів.
У повсякденному життінам доводиться часто стикатися з падінням напруги. Воно може бути викликане короткочасним вимкненням або різким падінням сили струму. Для того щоб обмежити падіння напруги необхідно правильно підбирати перетин проводів живлення. Але в деяких випадках зниження рівня напруги не обумовлено зниженням живлення в проводах, що підводять.
Наприклад візьмемо котушку електромагніту 24 У, керуючу невеликим контактором (рис. 55.7). Коли електромагніт спрацьовує, то споживає струм 3 А, а при утриманні він становить 0,3 А (10 разів менше). Іншими словами, підключений електромагніт споживає струм, що дорівнює десятикратному струму режиму утримання. Незважаючи на те, що тривалість включення невелика (20 мс), даний фактор може впливати у великих командних ланцюгах з великою кількістю контакторів та реле.
На представленій схемі (рис. 55.8) встановлено 20 контакторів – С1-С20. Як тільки струм вимикається, всі вони знаходяться в режимі очікування, а при включенні одночасно спрацьовують. При спрацьовуванні кожен контактор споживає 3 А, а це означає, що через вторинну обмотку трансформатора йтиме струм 3×20=60 А. Якщо опір вторинної обмотки становить 0,3 Ом, то зниження напруги на ній при спрацьовуванні контакторів складе 0,3× 60 = 18 В. Оскільки напруга контакторів досягає всього 6, вони не зможуть працювати (рис. 55.9).
У цьому випадку трансформатор разом з проводкою сильно перегріватиметься, а самі контактори гудітимуть. І так продовжуватиметься доти, доки не спрацює автомат захисту або не перегорить запобіжник.
Якщо опір вторинної обмотки трансформатора складе 0,2 Ома, то при включенні контакторів напруга в ній складе 0,2×60=12 В. При цьому контактори будуть запитані від 12, замість 24, і немає ніякої ймовірності, що вони включаться. Їхня робота буде аналогічною кА в попередньому прикладі, оскільки напруга в мережі аномально висока.
Труднощі з опором на вторинній обмотціпояснюються значною напругою холостого ходуна виході трансформатора, на відміну напруги під навантаженням. Зі збільшенням споживаного струму вихідна напруга знижується.
Як приклад розглянемо трансформатор 220/24 (рис. 55.10) потужністю 120 ВА, підключений до мережі 220 В. Якщо трансформатор видає струм 5 А, вихідна напруга складе 24 В (24×5=120 ВА). Але при зниженні споживаного струму до 1 А вихідна напруга стає більшою, наприклад, 27 В. Це спровоковано впливом опору дроту вторинної обмотки.
Як тільки струм починає знижуватися, вихідна напруга підвищується. І зворотна ситуація: як тільки струм, що споживається, стає більше 5 А, вихідна напруга зменшується до 24 В, в результаті чого трансформатор перегрівається.
Якщо трансформатор невеликий потужності, можуть виникнути певні труднощі, тому слід нехтувати підбором потужності трансформатора.