Преобразование неидеального источника эдс в неидеальный источник тока и наоборот
Пусть дана схема:
Задание:
Изобразить эквивалентную ей схему с использованием неидеального источника тока.
Решение:
Изобразим ВАХ исходной схемы:
Необходимо получить схему вида
Следовательно, надо рассчитать параметры иI.
Так как при преобразовании схемы ее параметры, а в частности ВАХ, должны оставаться прежними, для новой схемы получим: ,
Последовательное соединение источников ЭДС.
а) Идеальный источник ЭДС
Пусть у нас имеется N штук идеальных источников ЭДС, соединенных последовательно, тогда их можно заменить эквивалентным идеальным источником ЭДС:
N штук
При складывании значений ЭДС необходимо учитывать их направление.
б) Неидеальный источник ЭДС
Пусть в схеме N неидеальных источников соединены последовательно, тогда эквивалентным источником ЭДС в схеме замещения будет сумма исходных ЭДС (с учетом направления) с внутренним сопротивлением равным сумме внутренних сопротивлений исходных источников.
N штук
в) Идеальный и неидеальный источники ЭДС
Соединение идеального источника с неидеальным рассмотрим на примере схемы, где идеальный источник B последовательно соединен с неидеальными A и C:
А Б В
Эквивалентная схема в этом случае будет выглядеть следующим образом:
Схема примет следующий вид:
Или, что то же самое:
Параллельное соединение источников тока
а) Идеальный источник тока
При параллельном соединении идеальных источников тока эквивалентным источником тока будет служить источник, ток в котором равен сумме токов исходных источников с учетом их направлений.
б) Неидеальный источник
В случае параллельного соединения неидеальных источников тока, их можно заменить эквивалентным источником, значение тока в котором равно сумме токов исходных источников, а внутреннее сопротивление – сумме их внутренних сопротивлений.
N раз
в) Параллельное соединение идеального и неидеального источников тока рассмотрим на примере следующей схемы:
А Б В Г Д
Здесь идеальные источники тока А, Г и Д соединены с неидеальными Б, В. Эту схему можно заменить неидеальным источником тока:
Таким образом, эквивалентная схема примет вид:
или
Мощность. Баланс мощности
Мощность тока равна отношению работы тока за время к этому интервалу времени. Согласно этому определению.
Если в схеме правильно рассчитаны все токи, то должен выполняться баланс мощностей, т.е. сколько мощности выделяется в схему источниками тока и ЭДС, столько же рассеивается в нагрузке (, гдевходит в сумму со знаком «+», если ток, протекающий через
Рассмотрим схему, в которой уже рассчитаны токи и выясним, выполняется ли баланс мощностей.
Решение:
— поставляется в схему и.
Вывод: токи в схемах рассчитаны правильно.
Преобразование источника тока в источник эдс примеры
При расчетах электрических цепей иногда целесообразно от схемы замещения реального источника электрической энергии, заданной в виде источника ЭДС (рис. 2.13, где /•„ – сопротивление нагрузки), перейти к схеме замещения в виде источника тока (рис. 2.14) или осуществить обратный переход.
Для эквивалентной замены источников необходимо, чтобы токи и напряжения на выходе источников при заданной нагрузке оставались без изменений. Условия эквивалентности источников ЭДС и тока найдем из выражений для напряжений и токов на выходе источников.
Для источника ЭДС (см. рис. 2.13)
или
Для источника тока (см. рис. 2.14, где #вн – внутренняя проводимость источника тока)
или
Из выражений (2.9) и (2.10) видно, что при замене источника ЭДС источником тока
Из выражений (2.8) и (2.11) видно, что при замене источника тока источником ЭДС параметры источника ЭДС
Переход от одного источника к другому может привести к упрощению расчета электрических цепей. Рассмотрим это на примере.
Пример 2.3. В электрической цепи, изображенной на рис. 2.15, Е = 6 В, Е-?= 3 В, /•] = /2 = /у = 10 Ом. Найти силу тока в ветви с сопротивлением гу
Решение. Перейдя от источников ЭДС к источникам тока, получим эквивалентную схему, изображенную на рис. 2.16, где:
Рис.2.15 Рис.2.16
Источники тока образуют один эквивалентный источник тока (рис. 2.17), где Уэкв = •/, + У2 = 0,6 + 0,3 = 0,9 А, ?экв = + ?2 = 0,1 +
Перейдя от источника тока (см. рис. 2.17) к источнику ЭДС, получим схему цепи (рис. 2.18), эквивалентную исходной, где
Рис.2.17 Рис.2.18
Искомая сила тока
Рассмотренный пример показывает, что эквивалентные преобразования источников, как и преобразования сопротивлений, соединенных в виде звезды и треугольника, упрощают расчет электрических цепей.
Метод расчета электрических цепей, при котором используются эквивалентные преобразования, называют методом эквивалентных преобразовании.
Рассмотрим преобразование цепей, содержащих несколько источников.
Последовательное и параллельное соединения источников. Последовательно соединенные источники напряжения ЕЕ2, Е3 (рис. 7,а) можно заменить одним эквивалентным источником с ЭДС Е- Е + Е2 + ?3. Параллельно соединенные источники тока J, J2y У3 (рис. 7,в) также можно заменить одним эквивалентным источником с током J = J + J2
Рис. 7. Преобразование источников
В экзотических случаях (поскольку их практически никогда нс бывает) последовательного соединения источников тока (рис. 1,6) и параллельного соединения источников напряжения (рис. 7,г) эквивалентные ток J и напряжение Е должны иметь наибольшее из трех представленных значений. Это обусловлено тем, что идеальные источники при анализе выполняют роль независимых переменных. Также практически никогда не подключают проводимость параллельно с идеальным источником напряжения (рис. 1,д) и нс вводят последовательно сопротивление с источником тока (рис. 1 ,е), поскольку они не влияют на параметры источников.
Расщепление источников. На рис. 8 приведены два случая включения источников, которые могут затруднить проведение анализа:
=> включение источника тока в контур с тремя ветвями. В этом случае источник тока расщепляется на три источника, каждый из которых подсоединяется к соответствующей ветви. Режим эквивалентной цепи сохраняется, так как при разрыве перемычек 1-1, 2-2 она преобразуется в исходную цепь (см. рис. 8,6).
Замена нескольких источников одним источником напряжения. Представим параллельную цепь, содержащую источники напряжения Е„, с внутренними сопротивлениями Rm и источники тока J„ (рис. 9,а), эквивалентным источником напряжения Е с внутренним сопротивлением R (рис. 9,6). Составим уравнения
Рис. 8. Расщепление источников
Равенство токов / в схемах рис. 9,а и б должно выполняться при любых значениях U-, что возможно только, когда коэффициенты при ?/м в (19) равны, поэтому
Рис. 9. Замена источников
После подстановки (20) в (19) находим второй параметр эквивалентного источника напряжения
Преобразование источников напряжения в источник тока и обратно. Такое преобразование базируется на теореме об эквивалентном генераторе (см. параграф 2.3). На рис. 10 приведены схемы источников напряжения и тока и показана связь параметров.
Рис. 10. Преобразование источника напряжения в источник тока и обратно
При расчетах электрических цепей иногда целесообразно от схемы замещения реального источника электрической энергии, заданной в виде источника ЭДС (рис. 2.13, где /•„ – сопротивление нагрузки), перейти к схеме замещения в виде источника тока (рис. 2.14) или осуществить обратный переход.
Для эквивалентной замены источников необходимо, чтобы токи и напряжения на выходе источников при заданной нагрузке оставались без изменений. Условия эквивалентности источников ЭДС и тока найдем из выражений для напряжений и токов на выходе источников.
Для источника ЭДС (см. рис. 2.13)
или
Для источника тока (см. рис. 2.14, где #вн – внутренняя проводимость источника тока)
или
Из выражений (2.9) и (2.10) видно, что при замене источника ЭДС источником тока
Из выражений (2.8) и (2.11) видно, что при замене источника тока источником ЭДС параметры источника ЭДС
Переход от одного источника к другому может привести к упрощению расчета электрических цепей. Рассмотрим это на примере.
Пример 2.3. В электрической цепи, изображенной на рис. 2.15, Е = 6 В, Е-?= 3 В, /•] = /2 = /у = 10 Ом. Найти силу тока в ветви с сопротивлением гу
Решение. Перейдя от источников ЭДС к источникам тока, получим эквивалентную схему, изображенную на рис. 2.16, где:
Рис.2.15 Рис.2.16
Источники тока образуют один эквивалентный источник тока (рис. 2.17), где Уэкв = •/, + У2 = 0,6 + 0,3 = 0,9 А, ?экв = + ?2 = 0,1 +
Перейдя от источника тока (см. рис. 2.17) к источнику ЭДС, получим схему цепи (рис. 2.18), эквивалентную исходной, где
Рис.2.17 Рис.2.18
Искомая сила тока
Рассмотренный пример показывает, что эквивалентные преобразования источников, как и преобразования сопротивлений, соединенных в виде звезды и треугольника, упрощают расчет электрических цепей.
Метод расчета электрических цепей, при котором используются эквивалентные преобразования, называют методом эквивалентных преобразовании.
Перенос источников ЭДС и источников тока
На участке цепи (а) между узлами «а» и «b» имеется источник ЭДС . Этот источник можно перенести в ветви 1 и 2, а узел «а» устранить (рис.b).
Эквивалентный переход начинается (рис.с) :Точки c, d, b имеют одинаковый потенциал и поэтому могут быть объединены в одну точу b .
Источник тока в схеме d может быть заменен двумя источниками параллельного и (рис.е). Эквивалентность замены следует из неизменности значений токов в каждом из узлов.
|
Любую Электрическую ветвь или часть ветви с током и сопротивлением можно заменить эквивалентным источником ЭДС , направленным навстречу току .
Эта замена эквивалентна переносу произведения из левой части контурных уравнений в правую со знаком «-».
Где
В этом случае параметры всей остальной схемы не изменятся. Не изменяется запись уравнений по первому закону Кирхгофа. Однако в общем решении изменяются параметры y и h, поскольку в них теперь не входит . Можно источник ЭДС заменить на сопротивление, но только в том случае, если ток через источник идет противоположно направлению ЭДС.
Сопротивление через которое течет ток можно заменить на источник тока .
В этом случае сохраняют свою форму все узловые уравнения, изменяется форма контурных уравнений, поскольку появляется «мнимый» контур с заданным током.
|
Если в линейной электрической цепи изменяется сопротивление или ЭДС какой-либо ветви, то два любых тока или напряжения двух произвольно взятых ветвей, будут связаны линейным соотношением типа:
Где y и x – это токи или напряжения двух произвольно взятых ветвей.
Для доказательства принципа линейности воспользуемся принципом наложения.
Рассмотрим токи ветви k u p( ) если в цепи меняется ЭДС, включенная в ветвь m( ).
Где
Частичные токи, вызванные неменяющимся ЭДС, так же не меняется. Обозначим их сумму .
Проделаем тоже самое для :
Выразим из второго уравнения и подставим в правое
Что и требовалось доказать….
Из теоремы компенсации следует, что изменяющееся сопротивление можно заменить изменяющимся источником ЭДС, для которого принцип линейности уже доказан.
Если в электрической цепи одновременно изменяются два сопротивления или два ЭДС, то три произвольные величины будут связаны линейно:
|
Зависимость потенциала от сопротивления называется потенциальной диаграммой электрической цепи. Потенциальная диаграмма может строиться как для замкнутого контура, так и для любого участка цепи. Потенциальная диаграмма прикладывается к электрическим схемам и даже может заменить ее:
У любой электрической цепи можно заземлить одну любую точку без изменения свойств этой цепи.
В нашем примере заземляется точка О и ее потенциал равен нулю( .
Потенциал точки «а» больше на величину .
Через сопротивление ток идет от большего потенциала к меньшему => потенциал точки «b» меньше потенциала точки «а» на величину падения напряжения на
Потенциал точки «с» больше потенциала точки «b» нападение напряжения на .
Направление обхода контура при построении потенциальной диаграммы не влияет на потенциалы точек.
Узнать еще:
Реальные источники тока или реальные источники напряжения
Читайте также
Реальные деньги за реальные клики
Реальные деньги за реальные клики Продажа кликов, то есть переходов на сайт рекламодателя через баннер или текстовое объявление, — один из самых распространенных способов заработка на сайтах или в блогах в Интернете. Это объясняется растущим рынком контекстной
Утвердите реальные сроки вывода сайта на первые позиции
Утвердите реальные сроки вывода сайта на первые позиции Вынуждены вас огорчить – абсолютно точно определить срок продвижения вашего сайта с выходом в ТОП невозможно. Этот процесс сугубо индивидуален и зависит от нескольких факторов:1. Даты индексации ресурса поисковой
Цепи с источниками тока и напряжения
Цепи с источниками тока и напряжения Цепи, включающие источники тока и напряжения, могут быть рассчитаны при применении метода наложения. Если цепи не слишком сложны, этот метод дает простое и вполне приемлемое решение. На рис. 1.19 приведена цепь, содержащая источник
Другие источники тока, управляемые током
Другие источники тока, управляемые током Несколько иная ситуация для более сложной схемы с ИТУТ часто возникает при анализе электронных цепей, когда управляющий ток проходит в ветви, не содержащей независимых источников напряжения V. На рис. 1.26, а представлена типовая
Другие источники напряжения, управляемые током
Другие источники напряжения, управляемые током Вспомним, что источники напряжения, управляемые токами в какой-либо ветви, называются управляемыми током (ИНУТ) или зависимыми от тока (CCVS или CDVS). На рис. 1.28 приведена типовая схема такого источника, отличная от
2.1. Токи и напряжения в цепях постоянного тока
2.1. Токи и напряжения в цепях постоянного тока Все напряжения, которые вычисляет PSPICE, являются напряжениями между отдельными точками электросхемы и одной опорной точкой, местоположение которой определяете вы сами, размещая на чертеже схемное обозначение «земли». В
9.4.3. Анализ чувствительности выходного напряжения цепи постоянного тока к разбросам параметров компонентов
9.4.3. Анализ чувствительности выходного напряжения цепи постоянного тока к разбросам параметров компонентов Анализ чувствительности позволяет установить, какое влияние оказывают изменения отдельных параметров схемы на выходное напряжение. Таким образом, вы можете
10.2.3. Источники напряжения в цифровых схемах
10.2.3. Источники напряжения в цифровых схемах Для формирования входных сигналов (возбуждающих импульсов) в цифровых схемах в PSPICE предусмотрены специальные источники напряжения, которые хранятся в библиотеке SOURCE.slb: одноразрядный источник входных сигналов; источник
10.4. Реальные и эффективные идентификаторы
10.4. Реальные и эффективные идентификаторы До сих пор подразумевалось, что у процесса — один идентификатор пользователя и один идентификатор группы. На самом деле не все так просто. У каждого процесса есть два пользовательских идентификатора: реальный и эффективный. То
ФМ-ВЕЩАНИЕ: Реальные доходы от виртуальных проектов
ФМ-ВЕЩАНИЕ: Реальные доходы от виртуальных проектов Автор: Феликс МучникВот и закончилась череда конференций, и начались спокойные междупраздничные дни, радующие нас солнцем и поредевшим потоком машин на улицах. Можно без суеты осмыслить прошедшие встречи, новые
Байт здесь, байт там, и реальные покойники
Байт здесь, байт там, и реальные покойники Пора послушать печальную и поучительную историю Лондонской службы скорой помощи.Лондонская служба скорой помощи, как говорят, самая большая в мире, обслуживает территорию около 1500 кв. км, c постоянным населением почти в семь
Кафедра Ваннаха: Реальные деньги из вымышленного мира Ваннах Михаил
Кафедра Ваннаха: Реальные деньги из вымышленного мира Ваннах Михаил Опубликовано 15 февраля 2011 года Был в 1990-е годы в нашей стране забавный феномен. На фоне социально-экономических катаклизмов, когда серьёзные дяди растаскивали общенародную в
Реальные хакеры
Реальные хакеры Теперь, когда вы знаете, как не должен выглядеть хакер, вам должно быть любопытно, как он должен выглядеть. На самом деле большинство хакеров выглядит совсем как вы или я или женщина из соседнего офиса.Только для краткого знакомства рассмотрим наиболее
Угрозы реальные и мнимые
Угрозы реальные и мнимые Автор: Киви БердСамым, пожалуй, ярким и запоминающимся следом, который сумел оставить в истории американский политик Джон Хамре (John Hamre), стала его речь в Конгрессе США 9 марта 1999 года, когда в качестве замминистра обороны он впервые отчеканил
Источник эдс и источник тока — Мегаобучалка
Источник электродвижущей силы – источник электромагнитной энергии, характеризующихся электродвижущей силой и внутренним электрическим сопротивлением.
Часть схемы, обведенная на рис. 12 пунктиром, является источником ЭДС.
Направление действия ЭДС указывается от отрицательного зажима к положительному. Если к зажимам источника ЭДС присоединить приемник (нагрузить источник), то в цепи возникает ток. При этом напряжение (разность потенциалов) на зажимах 1 и 2 уже не будет равно ЭДС вследствие падения напряжения Uвн внутри источника энергии, т.е. на его внутреннем сопротивлении rвн:
т.е.
. (1.5)
Рис. 12 Источник ЭДС и его ВАХ
Зависимость напряжения источника от отдаваемого им тока называется внешней характеристикой источника или вольтамперной характеристикой элемента (рис.12).
Если и напряжение на зажимах источника, ЭДС убывает по линейному закону.
Кстати, направление действия напряжения принято обозначать от точки с большим потенциалом к точке с меньшим потенциалом.
Источник ЭДС, внутреннее сопротивление которого равно нулю называют идеальным источником ЭДС. Вольтамперная характеристика идеального источника ЭДС проходит параллельно оси абсцисс.
Представленная на рис. 12 схема называется схемой замещения источника ЭДС.
Источник тока.
Источник тока – источник электромагнитной энергии, характеризующийся током в нем и внутренней проводимостью. На рис. 13 показана схема замещения источника тока.
.
Рис 13 Источник тока и его ВАХ
Напряжение на зажимах источника тока с учетом того, что , а , равно:
(1.2)
При неизменных параметрах источника тока ( , ) его ВАХ выражается прямой линией (рис. 13).
В режиме короткого замыкания (R=0) весь генерируемый ток проходит через цепь нагрузки, т.е.
В режиме холостого хода (R=¥) ток источника проходит через . При этом напряжение холостого хода равно:
.
Так как — мала, то , что является опасным, аварийным.
Чем меньше , тем больше , тем больше угол наклона ВАХ. Когда =0, ВАХ – вертикальная прямая. Такой источник тока, внутренняя проводимость которого равна нулю, называется идеальным источником тока.
Для идеального источника тока ток нагрузки постоянен, а напряжение на нагрузке равно и может быть сколь угодно большим. В связи с этим, идеальный источник тока является источником бесконечно большой мощности.
Источник ЭДС целесообразно заменять эквивалентным источником тока в том случае, если сопротивление нагрузки в цепи (усилитель электронный).
1.6. Основные режимы работы электрической цепи
При рассмотрении основных режимов работыэлектрической цепи используем её ВАХ.
Источники электрической энергии постоянного тока характеризуются э.д.с. Е и внутренним сопротивлением rвн, а приемники – величиной их сопротивления. Для получения ВАХ электрической цепи воспользуемся законом Ома для полной цепи, изображенной на рис. 14
, откуда .
Данное выражение определяет зависимость напряжением на зажимах источника э.д.с. и током нагрузки. При постоянных параметрах Е и rвнвольтамперная характеристика представляет собой прямую линию проходящую через точки Е и Iкз (рис. 14.). Такой источник э.д.с. называется линейным.
Рис.14 Источник ЭДС и его ВАХ
Рассмотрим различные режимы работы источника электрической энергии.
Режим холостого хода (х.х.) – такой режим, при котором потребитель отключен от источника. Поэтому внешнее сопротивление цепи бесконечно велико ( ), а величина тока в цепи равна нулю (I=0), падение напряжения внутри источника так же будет равно нулю ( ). Напряжение на зажимах источника U будет равно э.д.с. Е.
Вывод: чтобы измерить э.д.с. источника, необходимо провести режим холостого хода (оборвать внешнюю цепь), тогда вольтметр, подключенный к зажимам источника покажет э.д.с. источника.
Режим короткого замыкания (к.з.) – такой режим, при котором зажимы источника соединены проводником с весьма малым сопротивлением, величиной которого можно пренебречь. При этом сопротивление всей цепи равно внутреннему сопротивлению источника, а ток в цепи будет наибольшим .
Напряжение на зажимах источника при коротком замыкании
.
Вывод: в режиме короткого замыкания ток в цепи наибольший, а напряжение на зажимах равно нулю.
Режим короткого замыкания опасен для большинства источников, так как при этом происходит перегрев источника, что может вывести его из строя.
Нагрузочный режим
Зависимость напряжения на зажимах источника от тока нагрузки выражается формулой , где Е и rвн – величины постоянные.
Графически (рис. 12) эта зависимость представляет собой наклонную прямую линию. Отрезок ОЕ, который отсекает данная прямая на вертикальной оси, соответствует точке I=0 (х.х.). При этом, как было показано выше Uхх=Е.
По мере увеличения тока падение напряжения внутри источника (Irвн) увеличивается, а напряжение на зажимах уменьшается. В точке Iкз напряжение на зажимах источника равно нулю (U=0). Эта точка соответствует режиму короткого замыкания.
Пользуясь данным графиком, можно для любого значения тока нагрузки определить соответствующее значение напряжения на зажимах источника.
Анализ схем посредством преобразования источника
Анализ схем посредством трансформации источника
В этой статье используются примеры, чтобы объяснить технику преобразования источника.
Справочное исследование
Электрическая сеть может состоять из источников и пассивных элементов. Источники — это компоненты схемы, которые обладают собственной энергией и способны передавать эту энергию другим элементам схемы.
Существует два основных типа источников: источники напряжения и источники тока. Они могут быть классифицированы как независимые или зависимые. В случае независимых источников напряжение или ток фиксированы. Если источник зависит, значение напряжения или тока зависит от величины тока или напряжения в другом месте цепи.
Пассивные компоненты не имеют собственной энергии. В результате этого они рассматриваются как поглотители. Однако они влияют на величину тока или напряжения в заданной части схемы. Резисторами, конденсаторами и индукторами являются пассивные компоненты.
Анализ электрических сетей
Сложность электрических сетей колеблется от очень простого, например, делителя напряжения, до очень сложной, например, внутренней структуры интегральной схемы (ИС).
Ожидается, что хороший инженер-электрик будет иметь полное знание всей системы, независимо от ее сложности. Это абсолютно необходимо, когда возникает проблема обновления или устранения неполадок системы.
На этом этапе важно отметить, что анализ электрической схемы иногда бывает простым и простым, всего за пару минут. Иногда, однако, это может потребовать много работы (а точнее, умной работы), и это может даже заставить анализатор прибегнуть к помощи со стороны программного обеспечения. Тем не менее, метод анализа основан на некоторых основных правилах и теоремах.
Вот список важных теорем и краткое объяснение:
- Теорема суперпозиции: помогает найти ток и напряжение в цепи, имеющей несколько источников; эффекты, получаемые каждым из источников по отдельности, могут быть суммированы.
- Теорема Тевена: помощь в упрощении схемы; множественные источники и сопротивления могут быть представлены эквивалентной схемой с единственным источником напряжения и одним резистором.
- Теорема Нортона: помощь в упрощении схемы; множественные источники и сопротивления могут быть представлены эквивалентной схемой с единственным источником тока и единственным резистором.
- Теорема Мильмана: метод упрощения, включающий схемы с параллельными ветвями.
На этом этапе следует отметить, что все эти теоремы основаны на основных правилах, относящихся к области электроники, а именно: Закон Ома и законы Киршоффа.
Кроме того, иногда мы можем найти схему, в которой есть резисторы, подключенные либо в конфигурации delta / pi, либо в виде звезды / Y / T. В таких случаях при анализе схемы мы можем использовать преобразование звезда-треугольник или дельта-звезда.
Трансформация источника для независимых источников
Рассмотрим схему, показанную на рисунке 1; цель состоит в том, чтобы найти ток (обозначенный i) через центральный резистор 5 Ом. Здесь анализ сетки (Закон напряженности Киршоффа, KVL) не может быть применен легко, потому что схема имеет ветвь, которая имеет источник тока. Таким образом, нам необходимо разработать метод, с помощью которого мы можем устранить этот источник тока из нашей схемы. Однако при этом нам нужно следить за тем, чтобы ток и напряжения в цепи оставались неизменными.
Рисунок 1
Вспомните Закон Ома, в котором говорится, что $$ I = \ frac {V} {R} $$.
Шаг 1: Преобразование источника тока в напряжение
Оглядываясь назад на схему (рис. 1), мы видим, что источник тока 1 А имеет резистор 10 Ом параллельно с ним. Теперь заменим эту комбинацию на источник напряжения V = 1 A × 10 Ω = 10 V и резистор серии 10 Ω. Вы можете видеть, как это выглядит на рисунке 2. Обратите внимание, что положительная клемма источника напряжения находится слева, потому что стрелка источника тока указывала влево. Эти две схемы (рис. 1 и рис. 2) считаются эквивалентными: текущий входной узел X A из узла Y не изменился.
фигура 2
Процесс, выполняемый здесь, называется преобразованием источника. Мы преобразовали существующий источник тока с параллельным резистором в эквивалентный источник напряжения с последовательным резистором.
Шаг 2: Преобразование источника напряжения в ток
Схема на рисунке 2 может быть дополнительно упрощена, так как она имеет резистор 10 Ом последовательно с резистором 5 Ом. Их можно заменить эквивалентным резистором 15 Ом (= 10 Ом + 5 Ом). Упрощенная схема показана на рисунке 3 (а).
Теперь мы можем легко применить анализ сетки для решения стоящей перед нами задачи. Тем не менее, есть гораздо более простой графический способ достижения этого: снова применить преобразование источника!
Ранее мы преобразовали источник тока с параллельным резистором, но мы также можем применить преобразование источника к источнику напряжения с последовательным резистором. У нас есть две такие меры, как показано на рисунке 3 (b). Эта схема эквивалентна схеме, показанной на рисунке 3 (a).
Рисунок 3
Поэтому здесь мы будем применять преобразование источника напряжения в ток, которое очень похоже на преобразование источника тока в напряжение. Процесс включает в себя замену источника напряжения V последовательно резистором R с эквивалентной сетью, которая имеет источник тока $$ I = \ frac {V} {R} $$ параллельно с резистором R. Источник тока ориентирован таким образом что стрелка указывает на положительный вывод заменяемого источника напряжения (см. рис. 4).
Таким образом, для самой левой ветви мы имеем источник тока $$ I = \ frac {10} {5} = 2 \ A $$ параллельно с резистором 5 Ом. Аналогично, для самой правой ветви мы получаем $$ I = \ frac {10} {15} = \ frac {2} {3} \ A $$ параллельно с резистором 15 Ом. Результирующая схема показана на рисунке 4.
Схема на рисунке 4 имеет два источника тока, указывающих в одном направлении, и, следовательно, их можно заменить на один источник тока, значение которого равно их сумме, т. Е. $$ \ frac {8} {3} \ A $$,
Рисунок 4
Есть три резистора: два резистора 5 Ом и один резистор 15 Ом, все параллельно. Мы могли бы заменить все три из них эквивалентным сопротивлением (R EQ ), но наша цель — найти ток через резистор 5 Ом, поэтому мы будем комбинировать только два других.
$$ R_ {EQ} = \ frac {5 × 15} {5 + 15} = \ frac {5 × 15} {20} = \ frac {15} {4} \ \ Omega $$
Сделав эти изменения, мы получим схему, показанную на рисунке 5.
Рисунок 5
Шаг 3: Преобразование источника тока в напряжение (снова)
Теперь применим преобразование источника тока к напряжению снова для комбинации, показанной на рисунке 5.
Здесь источник напряжения будет иметь значение $$ V = \ frac {8} {3} \ times \ frac {15} {4} = 10 \ V $$, с положительным терминалом к узлу X, последовательно с резистор $$ \ frac {15} {4} \ \ Omega $$.
Результирующая схема показана на рисунке 6.
Рисунок 6
На рисунке 6 мы можем легко применить KVL для получения тока через резистор 5 Ом:
$$ 10 — \ frac {15} {4} i — 5i = 0 $$
$$ 10 — \ frac {35} {4} i = 0 $$
$$ 10 = \ frac {35} {4} i $$
$$ i = 10 \ times \ frac {4} {35} = \ frac {8} {7} \ A $$
Трансформация источника для зависимых источников
Преобразование источника применимо даже для схем, имеющих зависимые источники. Рассмотрим схему, показанную на рис. 7 (а).
Здесь перед применением преобразования источника необходимо обратиться к сдвигу источника для источника тока 3 А. Это дает схему, показанную на рисунке 7 (b).
Рисунок 7
Шаг 1: Преобразование источника тока в напряжение
Теперь применим преобразование источника тока к напряжению для элементов схемы, указанных на рисунке 7 (b).
Для верхней части мы имеем V = 3 × 1 = 3 В, а положительный вывод ориентирован вниз, последовательно с резистором 1 Ом. Аналогично, для нижней части получаем V = 3 × 2 = 6 V, ориентированные вниз, последовательно с резистором 2 Ω. Это приводит к схеме, показанной на рисунке 8 (а).
Рисунок 8
Схема может быть дополнительно уменьшена: верхняя сетка имеет резистор 1 Ом последовательно с 2 Ом резистором, образуя эквивалентное сопротивление 3 Ом, а нижняя сетка имеет резистор 2 Ом последовательно с резистором 3 Ом, который может заменить на один резистор 5 Ом. Это приводит к схеме, показанной на рисунке 8 (b).
Шаг 2: Преобразование источника напряжения в ток
Посмотрев на рис. 8 (б), вы можете видеть, что нам нужно применять преобразование источника напряжения в ток три раза (один раз для каждой комбинации с источником-резистором).
Случай 1: для источника 3 В в серии с 3 Ом
$$ I = \ frac {3} {3} = 1 \ A $$ параллельно с резистором 3 Ом, направленным влево.
Случай 2: для 5i 1 зависимого источника напряжения в серии с 5 Ω
$$ I = \ frac {5i_ {1}} {5} = 1i_ {1} \ A $$ параллельно с резистором 5 Ом, направленным вправо.
Случай 3: для источника 6 В в серии с 5 Ом
$$ I = \ frac {6} {5} \ A $$ параллельно с резистором 5 Ом, направленным вправо.
Эти шаги приводят к схеме, показанной на рисунке 9.
Рисунок 9
Здесь два независимых источника тока ориентированы в противоположных направлениях и поэтому могут быть заменены одним источником тока, значение которого задается значением $$ I = \ frac {6} {5} -1 = \ frac {1} {5} \ A $$, направленный вправо.
Затем мы можем выразить значение зависимого источника тока как $$ I = \ frac {1} {5} + 1i_ {1} = \ frac {1 + 5i_ {1}} {5} \ A $$, в направлении право.
Нам нужно найти ток, протекающий через резистор 5 Ом (тот, что посередине). Поэтому мы оставим его как есть и заменим два других (т. Е. Резисторы 3 Ом и 5 Ом сверху и снизу) с эквивалентным сопротивлением: R = 5 || 3 = $$ \ frac {5 \ times 3} {5 + 3} = \ frac {15} {8} \ \ Omega $$.
Теперь схема может быть изображена следующим образом:
Рисунок 10
Шаг 3: Преобразование источника тока в напряжение (снова)
Наконец, мы можем преобразовать зависимый источник тока в зависимый источник напряжения со значением
$$ V ‘= \ frac {1 + 5i_1} {5} × \ frac {15} {8} = \ frac {3 + 15i_1} {8} \ V $$
Это будет последовательно с резистором $$ \ frac {15} {8} \ \ Omega $$ и будет иметь положительный вывод вправо.
Рисунок 11
Теперь KVL можно использовать для вычисления i 1 :
$$ \ frac {3 + 15i_1} {8} — \ frac {15} {8} \ times i_1-5i_1 = 0 $$
$$ \ frac {3} {8} + \ frac {15i_1} {8} — \ frac {15} {8} \ times i_1-5i_1 = 0 $$
$$ \ frac {3} {8} -5i_1 = 0 $$
$$ \ frac {3} {8} = 5i_1 $$
$$ i_1 = \ frac {3} {40} \ A $$
Трансформация источника для цепей с индукторами и конденсаторами
Обратите внимание, что преобразование источника также применимо для цепей с индукторами и конденсаторами. Однако в этом случае необходимо проанализировать схему в частотной области.
Давайте посмотрим на схему, показанную на рисунке 12 (a).
Рисунок 12
Здесь, если предположить, что ω равно 50 рад / с, то
- Импеданс 2 мФ конденсатора = -j / ωC = -j / (50 × 2 × 10 -3 ) = -j / (100 × 10 -3 ) = -10j
- Импеданс индуктора 40 мГн = jωL = j × 50 × 40 × 10 -3 = 2j
Теперь предположим, что нам нужно найти напряжение на индукторе 40 мГн.
Когда мы смотрим на принципиальную схему, очевидно, что этот процесс станет проще, если мы преобразуем источник тока 2 A параллельно с импедансом -10j в источник напряжения. Этот процесс дает V = 2 × (-10j) = -20j, направленный вниз, последовательно с a -10j impedance.
Результирующая схема показана на рисунке 13.
Рисунок 13
Теперь применим KVL к схеме, чтобы определить текущий поток, проходящий через него.
$$ 5-2jI + 10jI-20j = 0 $$
$$ \ left (10j-2j \ right) I = 20j-5 $$
$$ 8jI = 20j-5 $$
$$ I = \ frac {20j-5} {8j} = \ left (2.5 + 0.625j \ right) \ A $$
Таким образом, напряжение на индукторе V L будет
$$ 5-V_L + 10jI-20j = 0 $$
$$ 5-V_L + (10j) \ times (2.5 + 0.625j) -20j = 0 $$
$$ 5 + \ left (-6.25 + 25j \ right) -20j = V_L $$
$$ V_L = \ left (-1.25 + 5j \ right) \ V $$
Вывод
Анализ, представленный в этой статье о преобразовании источника, можно резюмировать в следующих трех моментах:
1. Преобразование источника, выполненное по правилам, показанным на рисунке 14, может быть использовано для упрощения схем и облегчения анализа сетки.
Рисунок 14
2. Зависимые источники могут быть преобразованы так же, как и независимые источники (рис. 15).
Рисунок 15
3. Метод преобразования источника может быть даже использован для анализа схем с конденсаторами и индукторами при условии их анализа в частотной области.
Я надеюсь, что эта статья дала вам лучшее понимание трансформации источника.
Схемы замещения источников энергии
Простейшая электрическая цепь и ее схема замещения, как указывалось, состоят из одного источника энергии с ЭДС Е и внутренним сопротивлением rвт и одного приемника с сопротивлением r (см. рис. 1.3). Ток во внешней по отношению к источнику энергии части цепи, т. е. в приемнике с сопротивлением r, принимается направленным от точки а с большим потенциалом к точке b с меньшим потенциалом .
Направление тока будем обозначать на схеме стрелкой с просветом или указывать двумя индексами у буквы I, такими же, как и у соответствующих точек схемы. Так, для схемы рис. 1.3 ток в приемнике I = Iab, где индексы а и b обозначают направление тока от точки а к точке b.
Покажем, что источник энергии с известными ЭДС E и внутренним сопротивлением rвт, может быть представлен двумя основными схемами замещения (эквивалентными схемами).
Как уже указывалось, с одной стороны, напряжение на выводах источника энергии меньше ЭДС на падение напряжения внутри источника:
с другой стороны, напряжение на сопротивлении r
Ввиду равенства из (1.5а) и (1.56) получается или
В частности, при холостом ходе (разомкнутых выводах а и b) получается E=Ux, т. е. ЭДС равна напряжению холостого хода. При коротком замыкании (выводов а и b) ток
Из (1.7 б) следует, что rвт источника энергии, так же как и сопротивление приемника, ограничивает ток.
На схеме замещения можно показать элемент схемы с rвт, соединенным последовательно с элементом, обозначающим ЭДС E (рис. 1.7, а). Напряжение U зависит от тока приемника и равно разности между ЭДС E источника энергии и падением напряжения rвтI (1.6а). Схема источника энергии, показанная на рис. 1.7, а, называется первой схемой замещения или схемой с источником ЭДС.
Если rвт<<r и напряжение Uвт<<U, т. е. источник электрической энергии находится в режиме, близком к холостому ходу, то можно практически пренебречь внутренним падением напряжения и принять Uвт = rвт = 0. В этом случае для источника энергии получается более простая эквивалентная схема только с источником ЭДС, у которого в отличие от реального источника исключается режим короткого замыкания (U =0). Такой источник энергии без внутреннего сопротивления (rвт = 0), обозначенный кружком со стрелкой внутри и буквой E (рис. 1.7, б), называют идеальным источником ЭДС или источником напряжения (источником с заданным напряжением). Напряжение на выводах такого источника не зависит от сопротивления приемника и всегда равно ЭДС E. Его внешняя характеристика — прямая, параллельная оси абсцисс (штриховая прямая ab на рис. 1.4).
Источник энергии может быть представлен и второй схемой замещения (рис. 1.8, а). Чтобы обосновать эту возможность, разделим правую и левую части уравнения (1.7а) на rвт. В результате получим
где gвт=1/rвт — внутренняя проводимость источника энергии, или
J = I + Iвт, (1.8)
где J = E/rвт — ток при коротком замыкании источника энергии (т. е. ток при сопротивлении r=0); Iвт=U/rвт=gвтU—некоторый ток, равный отношению напряжения на выводах источника энергии к его внутреннему сопротивлению; I = U/r = gU — ток приемника; g = 1/r — проводимость приемника.
Полученному уравнению (1.8) удовлетворяет схема замещения с источником тока, состоящая из источника с заданным током J = E/rвт (рис. 1.8, а) и соединенного с ним параллельно элемента rвт (общие выводы 1 и 2).
Если gвт<<g или rвт>>r и при одном и том же напряжении U = U12 = Uab ток Iвт<<I, т. е. источник энергии находится в режиме, близком к короткому замыканию, то можно принять ток Iвт = gвтU = 0. В этом случае для источника энергии получается более простая схема замещения только с источником тока (рис. 1.8,б). Такой источник с внутренней проводимостью gвт = 0 , обозначенный кружком с двойной стрелкой с разрывом внутри и буквой J, называют идеальным источником тока (источником с заданным током). Ток идеального источника тока J не зависит от сопротивления приемника r. Его внешняя характеристика — прямая, параллельная оси ординат (штриховая прямая cd на рис. 1.4). Для идеального источника тока исключается режим холостого хода (I = 0).
В дальнейшем, если нет специальных указаний, терминами «источник ЭДС (напряжения)» и «источник тока» обозначаются часто идеальные источники.
Источники ЭДС и источники тока называются активными элементами электрических схем, а резистивные элементы — пассивными.
При составлении электрической схемы замещения для той или иной реальной цепи стремятся по возможности учесть известные электрические свойства как каждого участка, так и в целом всей цепи.
В зависимости от электрических свойств цепи и условий поставленной задачи важно правильно выбирать схемы замещения и пользоваться ими для исследования режимов в реальных электрических цепях.
Что такое преобразование источника — преобразование напряжения в ток и тока в источник напряжения
Преобразование источника просто означает замену одного источника эквивалентным. Практический источник напряжения может быть преобразован в эквивалентный практический источник тока и аналогично практический источник тока в источник напряжения.
Любой практический источник напряжения или просто источник напряжения состоит из идеального источника напряжения, включенного последовательно с внутренним сопротивлением или импедансом (для идеального источника это полное сопротивление будет нулевым), выходное напряжение становится независимым от тока нагрузки.Элементы, батареи и генераторы являются примером источника напряжения.
Для любого практического источника тока или просто источника тока существует идеальный источник тока, параллельный внутреннему сопротивлению или импедансу, для идеального источника тока этот параллельный импеданс равен бесконечности.
Полупроводниковые устройства, такие как транзисторы и т. Д., Рассматриваются как источник тока, или выход, создаваемый источником постоянного или переменного напряжения, называется источником постоянного и переменного тока соответственно.
Источник напряжения и тока являются взаимно передаваемыми или, другими словами, может выполняться преобразование источника, то есть напряжение в источнике тока и ток в источник напряжения. Давайте разберемся в этом, рассмотрев схему, приведенную ниже:
На рисунке A показан практический источник напряжения, подключенный последовательно с внутренним сопротивлением r v , а на рисунке B показан практический источник тока с параллельным внутренним сопротивлением r i
Для практического источника напряжения ток нагрузки будет задан уравнением:
Где,
iL v — ток нагрузки для практического источника напряжения
V — напряжение
r v — внутреннее сопротивление источника напряжения
r L — сопротивление нагрузки
Предполагается, что сопротивление нагрузки r L подключено к клемме x-y.Аналогично для практического источника тока ток нагрузки задается как:
Где,
iL i — ток нагрузки для практического источника тока
I — текущий
r i — внутреннее сопротивление источника тока
r L — сопротивление нагрузки, подключенной к клемме x-y на рисунке B
Два источника становятся идентичными, если приравнять уравнение (1) и уравнение (2)
Однако для источника тока напряжение на клеммах x-y будет Iri, клеммы x-y разомкнуты.т.е.
В = I x r i
Следовательно, получим,
Следовательно, для любого практического источника напряжения, если идеальное напряжение равно V, а внутреннее сопротивление составляет r v , источник напряжения может быть заменен источником тока I с внутренним сопротивлением, параллельным источнику тока.
Преобразование источника: преобразование источника напряжения в источник тока
Когда источник напряжения подключен к сопротивлению последовательно и его необходимо преобразовать в источник тока, тогда сопротивление подключается параллельно источнику тока, как показано на рисунке выше.
Где I с = V с / R
Преобразование источника тока в источник напряжения
На приведенной выше принципиальной схеме источник тока, подключенный параллельно сопротивлению, преобразуется в источник напряжения путем размещения сопротивления последовательно с источником напряжения.
Где, V с = I с / R
5 советов по защите от электромагнитного излучения
Даже если мы не видим их, мы окружены электромагнитными полями (ЭМП).Наши компьютеры, микроволновые печи, сотовые телефоны, линии электропередач, вышки сотовой связи, устройства слежения за фитнесом, интеллектуальные счетчики, телевизоры, маршрутизаторы, рентгеновские аппараты и радио излучают их в разной степени.
«Электромагнитное излучение — это форма энергии, которая окружает нас повсюду и принимает различные формы, такие как радиоволны, микроволны, рентгеновские лучи и гамма-лучи. Солнечный свет также является формой электромагнитной энергии, но видимый свет составляет лишь небольшую часть электромагнитного спектра, который содержит широкий диапазон длин электромагнитных волн », — сообщает Live Science.
Поскольку большинство из нас подвергаются значительному воздействию ЭМП в течение дня, важно определить, безопасны ли они. Некоторые исследования показывают связь между некоторыми видами рака и воздействием ЭМП на лабораторных животных. Другие исследования показывают угрозы здоровью, включая психоневрологические эффекты, повреждение клеточной ДНК и эндокринные изменения.
К сожалению, телекоммуникационная и электронная промышленность сильно заинтересованы в минимизации беспокойства потребителей по этому поводу.
Говорите по смартфону во время вождения? Плохая идея — по нескольким причинам. Фото: Breakingpic на PexelsХорошая новость заключается в том, что есть относительно простые способы уменьшить воздействие ЭМП. Эти подходы включают уменьшение как уровня воздействия, так и продолжительности.
Отключить беспроводные функции
Беспроводные устройства — включая маршрутизаторы, принтеры, планшеты и ноутбуки — все излучают сигнал Wi-Fi. По возможности отключите функцию Wi-Fi на своих устройствах. При использовании компьютера используйте кабель Ethernet для доступа в Интернет вместо Wi-Fi и переведите компьютер в режим полета.Чтобы снизить воздействие ЭМП, включайте функцию Wi-Fi только при необходимости.
Замена беспроводных устройств проводными
Некоторые устройства, такие как беспроводная клавиатура, гарнитура и мышь, работают только тогда, когда они передают беспроводной сигнал. Замените эти устройства проводной версией.
Держите источники ЭМП на расстоянии
Если у вас дома есть маршрутизатор Wi-Fi, разместите его на некотором расстоянии от места, где люди проводят больше всего времени.Не храните сотовый телефон в кармане, потому что эти устройства излучают излучение, даже когда вы не используете их в качестве телефона. Если вы используете микроволновую печь, не стойте перед ней во время работы. Большее расстояние между вами и источником значительно снижает уровни воздействия.
Безопасное использование смартфона
По возможности переводите мобильный телефон в режим полета. Держите устройство как можно дальше от тела, особенно когда вы на нем говорите. Избегайте разговоров по телефону в машине, где сотовый телефон должен работать очень тяжело, чтобы поддерживать хороший сигнал, что увеличивает воздействие ЭМП.Используйте функцию громкой связи, чтобы не класть телефон на голову. Это особенно важно для детей, которые более восприимчивы к излучению сотовых телефонов. При замене телефона ищите модель с более низким значением удельного коэффициента поглощения (SAR).
Расставьте приоритеты для спальных зон
Поскольку мы проводим много времени во сне, это важное время дня, чтобы защитить себя от электромагнитного излучения. Если у вас есть маршрутизатор Wi-Fi, выключайте его на ночь, когда он не используется.Выключите сотовые телефоны или включите режим полета, чтобы уменьшить воздействие ЭМП и сэкономить энергию. Имейте в виду, что большинство сотовых телефонов по-прежнему будут работать как будильник в режиме полета. Удалите все ненужные беспроводные устройства из спальной зоны или отключите их функцию Wi-Fi.
Примечание редактора: Эта статья была первоначально опубликована 29 апреля 2019 года.
Уменьшение воздействия на вас
Если вы живете рядом с высоковольтной линией электропередачи, она вполне может быть основным источником магнитного поля в вашем доме.Просмотрите различные графики, которые вы можете использовать, чтобы увидеть, насколько близко вы должны быть, чтобы это произошло, но обычно мы говорим о сотнях или меньше, а не о сотнях метров.
Меры, которые может предпринять только энергетическая компания
Изменение конструкции линии
Поле, создаваемое линией электропередачи, зависит от многих факторов, но маловероятно, что электроэнергетические компании изменит какие-либо из них для существующей линии в чтобы уменьшить поля. Однако в Великобритании существует политика оптимального фазирования — это мера, которая может быть применена к некоторым линиям электропередач, которые уменьшают поле.Энергетические компании в Великобритании обычно применяют это к новым линиям и согласовали программу модернизации при некоторых обстоятельствах для существующих линий, на которых этого еще нет.
Под землей
Когда высоковольтная линия электропередачи проложена под землей, магнитное поле изменяется. На самом деле он может быть выше, прямо над подземными кабелями. Но диапазон поля уменьшается, поэтому на практике обычно уменьшаются экспозиции в соседних домах. Однако электроэнергетические компании в Великобритании не закапывают высоковольтные линии электропередач только по причинам, связанным с ЭМП.Дополнительную информацию о подземных работах можно найти на веб-сайте National Grid.
Меры, которые может предпринять человек
Экранирование поля
Можно экранировать магнитные поля, но это связано с большой толщиной (обычно сантиметр или более) металла по всей экранируемой области, дорого и редко применяется в домашних условиях. Обычные строительные материалы для дома уже обеспечивают большую степень защиты от электрических полей. В принципе, также можно создать активную систему отмены, но это сложно, и, опять же, насколько нам известно, почти никогда не делалось в домашних условиях в Великобритании.
Расстояние
Кроме этого, единственный реальный способ уменьшить облучение от высоковольтной линии электропередачи — это увеличить расстояние от нее.
Линии электропередач, электрические устройства и излучение крайне низкой частоты
Что такое излучение крайне низкой частоты (СНЧ)?
Радиация — это излучение или посылка энергии из любого источника. Рентгеновские лучи являются примером излучения, как и свет, исходящий от солнца, и тепло, которое постоянно исходит от нашего тела.
Говоря о радиации и раке, многие люди думают о конкретных видах радиации, таких как рентгеновские лучи или радиация в ядерных реакторах. Но это не единственные виды излучения, которые беспокоят нас, когда мы думаем о радиационных рисках для здоровья человека.
Излучение существует в широком спектре от излучения очень высокой энергии (также называемого высокочастотным) до излучения очень низкой энергии (или низкочастотного). Иногда его называют электромагнитным спектром .
Примеры высокоэнергетического излучения включают рентгеновские лучи и гамма-лучи. Они, а также некоторые ультрафиолетовые (УФ) лучи более высокой энергии, классифицируются как ионизирующее излучение , что означает, что у них достаточно энергии, чтобы удалить электрон из (ионизировать) атом. Ионизирующее излучение может повредить ДНК внутри клеток, что может привести к мутациям и неконтролируемому росту клеток, известному как рак.
Чрезвычайно низкочастотное (СНЧ) излучение находится на низкоэнергетическом конце электромагнитного спектра и относится к типу неионизирующего излучения .Неионизирующее излучение обладает достаточной энергией, чтобы перемещать атомы или заставлять их вибрировать, но недостаточно, чтобы напрямую повредить ДНК. КНЧ-излучение имеет даже более низкую энергию, чем другие типы неионизирующего излучения, такие как радиочастотное излучение, видимый свет и инфракрасный свет.
В большинстве типов излучения электрическое и магнитное поля связаны. Поскольку они действуют как одно целое, они рассматриваются вместе как электромагнитное поле (ЭМП). Но с излучением СНЧ магнитное поле и электрическое поле могут существовать и действовать независимо, поэтому их часто изучают отдельно.Обычно мы используем термин «магнитное поле» для обозначения излучения КНЧ от магнитного поля, в то время как мы используем термин «электрическое поле» для обозначения излучения КНЧ от электрического поля.
Возможная связь между электромагнитными полями и раком была предметом споров в течение нескольких десятилетий. Неясно, как именно электромагнитные поля, форма неионизирующего излучения низкой энергии, могут увеличивать риск рака. К тому же, поскольку все мы в разное время подвергаемся воздействию разного количества этих полей, этот вопрос трудно изучить.
Электрические и магнитные поля
Все излучение в электромагнитном спектре создается взаимодействием двух сил, называемых полями . У излучения есть как электрическое поле, так и магнитное поле.
Электрические поля — это силы, действующие на заряженные частицы (части атомов), такие как электроны или протоны, которые заставляют их двигаться. Электрический ток — это просто поток электронов, создаваемый электрическим полем. Сила электрического поля часто выражается в вольтах на метр (В / м) или, для более сильных полей, в киловольтах на метр (кВ / м), где киловольт составляет 1000 вольт.
Магнитное поле создается при движении заряженных частиц. Сила магнитного поля может быть выражена во многих различных единицах, включая тесла (Тл), микротесла (мкТл или одна миллионная тесла) и гаусс (Гс), где один G равен 100 мкТл.
Как люди подвергаются воздействию СНЧ-излучения?
Производство, передача, распределение и использование электричества подвергают людей воздействию СНЧ-излучения. Линии электропередач, бытовая электропроводка и любые устройства, использующие электричество, могут генерировать КНЧ-излучение.Таким образом, любые электрические устройства, от холодильников и пылесосов до телевизоров и компьютерных мониторов (когда они включены), являются источниками излучения КНЧ. Даже электрические одеяла подвергают людей воздействию СНЧ-излучения.
Степень воздействия электромагнитного излучения зависит от силы электромагнитного поля, расстояния до источника поля и продолжительности воздействия. Наибольшее воздействие происходит, когда человек находится очень близко к источнику, создающему сильное поле, и остается там в течение длительного периода.
Вызывает ли КНЧ-излучение рак?
Исследователи используют 2 основных типа исследований, чтобы попытаться выяснить, вызывает ли что-то рак.
- Лабораторные исследования: В лабораторных исследованиях животные подвергаются воздействию различных уровней вещества (иногда очень высоких), чтобы выяснить, вызывает ли это воздействие опухоли или другие проблемы со здоровьем. Исследователи могут также обнажить нормальные человеческие клетки в лабораторной посуде, чтобы увидеть, вызывает ли это те типы изменений, которые наблюдаются в раковых клетках.Не всегда ясно, применимы ли результаты таких исследований непосредственно к людям, но лабораторные исследования — хороший способ выяснить, может ли воздействие вызвать рак.
- Исследования на людях: В других исследованиях изучается заболеваемость раком у разных групп людей. Такое исследование могло бы сравнить уровень заболеваемости раком в группе, подвергшейся воздействию, с частотой в группе с более низким уровнем воздействия или с группой, не подвергшейся воздействию вообще. Иногда уровень заболеваемости раком в группе, подвергшейся воздействию, сравнивают с уровнем заболеваемости раком среди населения в целом.Но бывает трудно понять, что означают результаты этих исследований, потому что многие другие факторы могут повлиять на результаты. Например, люди обычно подвергаются воздействию многих веществ, помимо исследуемого, и эти другие воздействия могут повлиять на результаты.
В большинстве случаев ни один из видов исследований не дает убедительных доказательств сам по себе, поэтому исследователи обычно смотрят как на лабораторные, так и на человеческие исследования, пытаясь выяснить, может ли что-то вызвать рак.
Исследования в лаборатории
В нескольких крупных исследованиях изучалось возможное влияние магнитных полей СНЧ на рак у крыс и мышей.Эти исследования подвергают животных воздействию магнитных полей, намного более сильных, чем те, которым люди обычно подвергаются дома, с полями от 2 до 5000 микротесла (мкТл). Большинство этих исследований не выявили увеличения риска развития любого типа рака. Фактически, риск развития некоторых видов рака был ниже у животных, подвергшихся воздействию КНЧ-излучения. Одно исследование действительно показало повышенный риск опухолей, которые начинаются в клетках щитовидной железы, называемых С-клетками, у самцов крыс при некоторых воздействиях. Этот повышенный риск не наблюдался у самок крыс или мышей и не наблюдался при максимальной напряженности поля.Эти несоответствия и тот факт, что эти результаты не были последовательно отражены в других исследованиях, не позволяют ученым сделать вывод о том, что наблюдаемый повышенный риск опухолей связан с излучением СНЧ.
Другие исследования на мышах и крысах специально искали рост лейкемии и лимфомы в результате воздействия КНЧ-излучения, но эти исследования также не обнаружили связи.
Исследования на людях
Изучение воздействия излучения СНЧ на людей может быть трудным по многим причинам:
Воздействие излучения СНЧ очень распространено, поэтому невозможно сравнивать людей, подвергшихся облучению, с людьми, не подвергавшимися облучению.Вместо этого исследования пытаются сравнить людей, подвергшихся воздействию более высоких уровней, с людьми, подвергающимися более низким уровням.
Очень сложно определить, какое количество КНЧ-излучения подверглось воздействию человека, особенно в течение длительного периода. Насколько нам известно, эффекты излучения снч не складываются с течением времени, и нет теста, который мог бы измерить, сколько облучения получил человек.
Исследователи могут получить снимок воздействия снч, если человек носит устройство, которое записывает уровни воздействия в течение нескольких часов или дней.Или исследователи могут измерить напряженность магнитного или электрического поля дома или на рабочем месте человека.
Другие варианты включают оценку воздействия на основе конфигурации проводки на рабочем месте / доме или на расстоянии от линий электропередач. Но эти методы приводят к оценкам воздействия, которые имеют много неопределенности и могут давать смещенные оценки общего воздействия. Обычно они не учитывают воздействие СНЧ человека, в то время как в других местах они не измеряют воздействие СНЧ в каждом месте, где этот человек когда-либо жил или работал на протяжении своей жизни.В результате нет надежных способов точно оценить чье-либо долгосрочное воздействие, что является наиболее важным при поиске возможных воздействий на риск рака.
У детей
- В ряде исследований изучалась возможная связь между излучением КНЧ от магнитных полей в домашних условиях и детской лейкемией, с неоднозначными результатами. Тем не менее, если объединить результаты этих исследований, можно увидеть небольшое увеличение риска для детей с самыми высокими уровнями воздействия по сравнению с детьми с самыми низкими уровнями воздействия.Исследования, посвященные влиянию электрических полей ELF на лейкоз у детей, не нашли связи.
Исследования, как правило, не обнаружили какой-либо сильной связи между электрическими или магнитными полями СНЧ и другими видами рака у детей.
У взрослых
Хотя в нескольких исследованиях изучалась возможная связь между воздействием СНЧ у взрослых и раком, большинство из них не нашли связи.
Что говорят экспертные агентства
Несколько национальных и международных агентств изучают различные воздействия в окружающей среде, чтобы определить, могут ли они вызвать рак.(То, что вызывает рак или способствует росту рака, называется канцерогеном ). Американское онкологическое общество обращается к этим организациям для оценки рисков на основе данных лабораторных исследований, исследований на животных и человека.
На основании данных, полученных от животных и людей, подобных приведенным выше примерам, некоторые экспертные агентства оценили канцерогенную природу КНЧ-излучения.
Международное агентство по изучению рака (IARC) является частью Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ).Одна из его основных целей — выявить причины рака. В 2002 году IARC рассмотрел доказательства наличия магнитного и электрического полей СНЧ отдельно:
- Было обнаружено «ограниченное доказательство» канцерогенности магнитных полей ELF у людей в отношении детской лейкемии, с «неадекватными доказательствами» в отношении всех других видов рака. На основании исследований на лабораторных животных было обнаружено «недостаточное доказательство» канцерогенности магнитных полей снч.
- Было обнаружено «недостаточное доказательство» канцерогенности электрических полей ELF для человека.
На основании этой оценки IARC классифицировал магнитные поля ELF как «возможно канцерогенные для человека». Он классифицировал электрические поля ELF как «не классифицируемые по их канцерогенности для человека».
В 1999 г. Национальный институт наук об окружающей среде США (NIEHS) описал научные данные, свидетельствующие о том, что воздействие СНЧ представляет опасность для здоровья, как «слабый», но отметил, что его нельзя признать полностью безопасным, и считал его опасным. «возможный» канцероген для человека.
Как избежать воздействия КНЧ-излучения?
Не ясно, вредно ли воздействие СНЧ-излучения, но есть вещи, которые вы можете сделать, чтобы снизить его, если вас это беспокоит. Ваше воздействие зависит от силы излучения СНЧ, исходящего от каждого источника, от того, насколько вы близко к каждому из них и как долго вы проводите в полевых условиях.
NIEHS рекомендует людям, обеспокоенным их воздействием ЭМП (и КНЧ-излучения), выяснить, где находятся их основные источники ЭМП, и удалиться от них или ограничить время, проведенное рядом с ними.Например, перемещение даже на расстояние вытянутой руки от источника может значительно снизить воздействие его поля.
Линии электропередачи
Людям, которые обеспокоены воздействием излучения СНЧ от мощных электрических линий, следует иметь в виду, что интенсивность любого воздействия значительно снижается по мере удаления от источника. На земле сила электромагнитного поля наиболее высока непосредственно под линией электропередачи. По мере того, как вы удаляетесь, вы подвергаетесь все меньшему и меньшему, и уровень в конечном итоге соответствует нормальному домашнему фоновому уровню.Электромагнитное поле непосредственно под линией электропередачи обычно находится в диапазоне, которому вы можете подвергнуться при использовании определенных бытовых приборов.
Если вас беспокоит воздействие электромагнитных источников вокруг вас (включая линии электропередач), вы можете измерить напряженность поля с помощью прибора, называемого гауссметром .
% PDF-1.6 % 445 0 obj> эндобдж xref 445 76 0000000016 00000 н. 0000004309 00000 н. 0000004417 00000 н. 0000004718 00000 н. 0000005132 00000 н. 0000005516 00000 н. 0000005768 00000 н. 0000005845 00000 н. 0000006210 00000 н. 0000006484 00000 н. 0000006613 00000 н. 0000006744 00000 н. 0000006793 00000 н. 0000006842 00000 н. 0000006891 00000 н. 0000006939 00000 н. 0000006988 00000 н. 0000007036 00000 н. 0000007112 00000 н. 0000010040 00000 п. 0000013200 00000 н. 0000016271 00000 п. 0000019379 00000 п. 0000019453 00000 п. 0000022479 00000 п. 0000025401 00000 п. 0000030261 00000 п. 0000030707 00000 п. 0000031030 00000 п. 0000034287 00000 п. 0000034608 00000 п. 0000034805 00000 п. 0000034858 00000 п. 0000035217 00000 п. 0000035971 00000 п. 0000036726 00000 н. 0000037107 00000 п. 0000040466 00000 п. 0000041231 00000 п. 0000435766 00000 н. 0000464439 00000 н. 0000464640 00000 н. 0000464906 00000 н. 0000472153 00000 н. 0000472378 00000 н. 0000473814 00000 н. 0000482095 00000 н. 0000484546 00000 н. 0000487697 00000 н. 0000487746 00000 н. 0000487796 00000 н. 0000487853 00000 н. 0000488162 00000 н. 0000488308 00000 н. 0000488357 00000 н. 0000488612 00000 н. 0000488665 00000 н. 0000488714 00000 н. 0000489001 00000 н. 0000489196 00000 н. 0000489397 00000 н. 0000489532 00000 н. 0000489681 00000 н. 0000490702 00000 н. 0000492722 00000 н. 0000493299 00000 н. 0000494858 00000 н. 0000494920 00000 н. 0000495148 00000 н. 0000495422 00000 н. 0000496522 00000 н. 0000496578 00000 н. 0000496808 00000 н. 0000496971 00000 н. 0000497349 00000 н. 0000001816 00000 н. трейлер ] >> startxref 0 %% EOF 520 0 obj> поток x ڬ W {Xy ~ wf | & e: `hBo5 T) 2″ hkS-vL $ R: -I # IN! PSwfb # c 뚹
Познакомьтесь с измерителем ЭДС, маленьким инструментом, которым охотники за привидениями клянутся
In day- В настоящее время измерители электромагнитного поля (ЭМП) используются для диагностики проблем с электропроводкой и линиями электропередач, а также для снятия показаний с работающих приборов.
На телевидении профессиональные охотники за привидениями часто используют измерители ЭМП в своих наборах инструментов, но почему это так? Давайте посмотрим, что измеряют измерители ЭМП, рассмотрим различные типы измерителей и узнаем, как измерители ЭМП стали передовым инструментом для исследования паранормальных явлений.
Что измеряют измерители ЭДС?
Измерители ЭМП обнаруживают поля, излучаемые движущимися электрически заряженными объектами. Теория электромагнитного поля основана на комбинации электрического поля, создаваемого заряженным объектом, и магнитного поля, создаваемого при движении заряженного объекта.Ранее ученые отделяли электрические поля от магнитных, но комбинация этих двух полей лучше моделирует реальность.
Электромагнитные поля создаются с использованием переменного и постоянного тока, но с разными результатами. Измерители ЭДС измеряют поля, создаваемые переменным током — тип электричества, проходящего через ваши микроволновые печи и телевизор. Этот ток движется вперед и назад от пятидесяти до шестидесяти раз в секунду. Поля постоянного тока являются стационарными, как магнитное поле Земли, и не могут быть измерены большинством измерителей ЭДС (но это нормально, поскольку это, по сути, фоновый сигнал).
G / O Media может получить комиссию
Ежедневно измерители ЭМП используются для диагностики проблем с электропроводкой, линиями электропередач и эффективностью электрического экранирования, но профессиональные охотники за привидениями клянутся, что в комплект входят измерители ЭМП. в своих инструментах.
Купите свой собственный измеритель ЭДС от 1 до 200 долларов США
Измерители ЭДС бывают двух видов: одноосные и трехосные. Одноосный измеритель измеряет ЭДС в одном направлении, и вам нужно повернуть измеритель, чтобы получить правильные данные об электромагнитном поле.Большинство доступных для продажи измерителей ЭДС представляют собой одноосевые измерители, поскольку они значительно дешевле и предлагают удобные в использовании навороты, такие как цифровые показания и светодиодные индикаторы.
Я купил высококачественный одноосевой измеритель ЭДС Lutron 822-A, и его показания постоянно увеличивались, когда я исследовал источники ЭМП, такие как моя микроволновая печь, ноутбук и телевизор с плоским экраном. Одноосный аспект представляет собой определенную проблему — трудно читать цифровой дисплей, когда вы поворачиваете измеритель, чтобы вручную измерить все три оси.Трехосные измерители позволяют собирать гораздо более подробные данные, но они значительно дороже (часто продаются за 150 долларов и более).
Если вы очень дешевы и просто хотите поиграть с измерителем ЭДС, на ваш iPhone можно загрузить несколько приложений, стоимость которых варьируется от бесплатных до пары долларов. Эти приложения используют магнитометр в вашем iPhone — ту же технологию, которая позволяет вашему телефону служить компасом. Это не самые надежные счетчики, но они забавны и дают представление о том, как они работают.Те, которые я тестировал, хорошо работали с источниками высокого ЭМП, такими как микроволновые печи, но давали скачкообразные показания, когда я ходил по дому. Либо читатели были непоследовательны… либо мой дом с привидениями .
Есть ли корреляция между электромагнитными полями и призраками?
Питер Венкман и Эгон Шпенглер использовали измерители PKE в Ghostbusters , но «настоящие» охотники за привидениями используют измерители EMF как ключевую часть своего арсенала слежения за призраками. Брайан Харнуа из Атлантического общества паранормальных явлений (TAPS) объясняет:
Главный сенсорный инструмент любого исследования призраков — это измеритель ЭДС.
Охотники за привидениями используют измерители для поиска всплесков сигнала ЭМП, которые указывают на изменение электрического тока и, следовательно, на присутствие духа.
Связь между измерителями ЭМП и призраками делается часто, но нет убедительных доказательств их связи. Исследователи показывают, что высокая напряженность электромагнитного поля часто коррелирует с личным опытом привидений, но это измерение наблюдателя, а не призрачного объекта.
Профессор Джонджо Макфадден из Школы биомедицины и наук о жизни Университета Суррея предполагает, что сознательный разум состоит из электромагнитного поля, поля, которое не распадается, когда мы умираем.Возбуждение электрических импульсов по нервам в мозгу также похоже на систему переменного тока, но с гораздо большим количеством направлений и каскадных эффектов.
Вы должны лично связать электромагнитные поля с призраками.
Скорее всего, «охотники за привидениями» обратились к измерителям электромагнитных полей, поскольку инструменты дают ощутимые данные — сбор данных придает достоверность деятельности, которая поддается миру псевдонауки.
Поля ЭМП присутствуют в мире вокруг нас, и если вы согласитесь с предположением, что призраки содержат какие-то электрические остатки, измерители ЭМП будут хорошим способом обнаружить их присутствие.На данный момент нет никаких доказательств, подтверждающих использование измерителей ЭМП для обнаружения призраков, но если вы бегаете в поисках призраков, конкретные доказательства, вероятно, не нужны.
Изображения через здесь и Columbia Pictures. Источники, ссылки на которые есть в статье. Верхнее изображение самодельного (и вымышленного) прибора PKE CyberDrone , который намного эстетичнее настоящего измерителя ЭДС.
Влияние электрических и магнитных полей на проектирование линий электропередачи
Электрические и магнитные поля являются важными факторами, которые необходимо учитывать при проектировании линий электропередачи.Они встречаются в природе и стали гораздо более распространенными в нашей повседневной жизни благодаря искусственным источникам, таким как электроэнергия. При планировании линий электропередачи важно, чтобы проектировщики имели разумное представление о характере обеих линий, чтобы это можно было учесть при проектировании; понимать влияние электрических и магнитных полей на работу линии передачи, включая коронный разряд; и смягчить эти эффекты, изменив дизайн, где это возможно.
Свойства электрического и магнитного полей
Электрические поля создаются напряжением, а магнитные поля — током.Электрические и магнитные поля проявляются по-разному и имеют разные характеристики. Например, электрическое поле легко экранируется объектом, таким как дерево или дом, а магнитное поле — нет. Присутствие электрического поля может вызвать поражение электрическим током при прикосновении к металлическому объекту, например, забору или машине, рядом с линией передачи. Удар вызывается телом наблюдателя, перекрывающим градиент напряжения. Магнитное поле способно индуцировать ток в проводящем объекте — для линий передачи это потребовало бы, чтобы длинный проводящий объект находился в непосредственной близости от линии, чтобы иметь заметный эффект.Примером может быть параллельная железная дорога или забор.
Электрическое и магнитное поля связаны — следовательно, связаны друг с другом — когда расстояние до источника намного больше длины волны. Однако, когда длина волны намного больше, они не связаны, и влияние каждого из них следует рассматривать отдельно. Для низкочастотных полей, как в случае с энергосистемами, длина волны составляет около 3100 миль и намного больше типичного рассматриваемого расстояния от источника, и, следовательно, они не связаны.Рентгеновские лучи являются примером связанного источника. Когда электрическое и магнитное поля связаны, они называются электромагнитными полями; когда они не связаны, их называют электрическими и магнитными полями. Оба термина сокращены как EMF.
Фактическая ЭДС в любой точке пространства — это совокупная ЭДС от всех источников, а величина и направление всех источников суммируются, чтобы получить общую ЭДС. В зависимости от направления каждого отдельного источника ЭМП они могут частично добавлять или частично отменять.Природа ЭДС, будь то переменная (переменный ток) или установившаяся (постоянный ток), также будет определять ее свойства.
Влияние ЭМП на окружающую среду
Исторически исследования влияния ЭМП на здоровье человека были безрезультатными. Последние исследования показывают, что нет никакой связи между ЭМП и неблагоприятными последствиями для здоровья. Но, несмотря на результаты этих исследований, общественное мнение остается негативным. Проблемы со здоровьем возникают из ранних научных исследований, которые показывают, что воздействие магнитных полей, генерируемых низкочастотными энергосистемами, может быть связано с повышенным уровнем заболеваемости раком у людей.В магнитных полях очень высокой частоты (например, от рентгеновских лучей) из-за исключительно высокой скорости чередования сил генерируемая волна может вызывать излучение энергии в объект, известное как излучение. Если объект представляет собой человеческую ткань или другое органическое вещество, это может повредить химические связи и в конечном итоге вызвать рак или другие нарушения здоровья. Однако это не относится к низкочастотным полям ЭДС энергосистем; из-за их гораздо более медленной переменной частоты они не обладают способностью вызывать излучение.
Таблица 1: Типичные часто встречающиеся уровни ЭМП
Тем не менее, проблемы со здоровьем остаются у широкой общественности. Как уже отмечалось ранее, существуют различные источники ЭДС, в том числе естественные. Таблица 1 1 суммирует уровни ЭМП нескольких источников, присутствующих в нашей повседневной жизни. Важно отметить, что некоторые из них являются постоянным током, а другие — переменным током. Одним из основных факторов, влияющих на ежедневное воздействие ЭМП, является бытовая техника. Таблица 2 2 представляет собой сводку типовых приборов и их уровней ЭДС.Чтобы уменьшить обеспокоенность общественности, несколько штатов ограничивают уровень напряженности ЭМП на краю полосы отвода линии электропередачи (ROW). Есть также несколько регулирующих агентств, которые публикуют рекомендации по воздействию ЭМП для населения, из которых наиболее известна Международная комиссия по защите от неионизирующего излучения (ICNIRP).
Таблица 2: Типичные магнитные поля бытовой техники
Пример этих значений показан в таблице 3. 3 . Еще одним свидетельством незначительного воздействия ЭМП энергосистем является тот факт, что уровни допустимого воздействия ЭМП от линий электропередачи, опубликованные ICNIRP, были более чем удвоены при пересмотре в 2010 году по сравнению с уровнями, установленными в 1998 году.
Таблица 3: Типичные опубликованные ограничения ЭДС
Хотя считается, что существует минимальная связь, если таковая имеется, с неблагоприятным воздействием на здоровье низкочастотного ЭМП переменного тока, существуют и другие потенциальные неблагоприятные последствия ЭМП для работы линии электропередачи.
Возможные эффекты электрических полей от работы линий электропередачи включают:
- Искровой разряд при прикосновении человека к металлическому предмету рядом с линией электропередачи
- Возгорание топлива, возгорание столбов или сжигание мертвого дерева искровым разрядом
- Наведенное напряжение и искры во время строительных работ при наличии других линий под напряжением
- Помехи для кардиостимуляторов или других электрических устройств
- Повреждение оптоволоконного кабеля из-за дугового разряда сухой
- Коронный разряд и его эффекты — слышимый шум, потери в линии и т. Д.
Потенциальные эффекты магнитных полей от работы линий передачи включают:
- Индукция тока в параллельных проводах или других длинных металлических предметах
- Помехи компьютерным мониторам или другим магнитным устройствам, например компасам
Снижение ЭМП
Есть много факторов, которые влияют на интенсивность ЭМП. Двумя наиболее важными факторами при расчете ЭДС являются расстояние до источника и его электрические характеристики напряжения и тока.Как правило, напряжение и ток зависят от нагрузки и не могут быть уменьшены, в то время как расстояние до источника зависит от стоимости (поскольку более высокая линия требует более высоких и более дорогих конструкций) и не может быть легко увеличена. Если ЭДС отдельных проводов не может быть уменьшено, проектировщик линии электропередачи должен учесть и уменьшить ее должным образом с помощью других методов.
ЭМП, испытываемая наблюдателем, суммируется с ЭМП, создаваемой каждым источником в данной области.Проводники могут быть фазированы в цепи, так что ЭДС, излучаемая каждым из них, может частично нейтрализовать другие; или, если в полосе отвода имеется больше линий, их проводники также могут быть фазированы, чтобы обеспечить дополнительное подавление ЭДС. Часто, если новая линия строится на существующей полосе отвода, она может быть поэтапной, чтобы учесть строительство столба с более низким ЭДС. Фазирование иногда создает более высокую пиковую ЭДС около центра полосы отвода и более низкую ЭДС на краю полосы отвода; однако край обычно является местом, на которое распространяются нормативные требования.
Другой вариант — изменить конфигурацию линии. Расположение проводников и экранных проводов в цепи может иметь значительное влияние на ЭДС. Например, вертикальная линия имеет проводники выше горизонтальной линии, что снижает их эффективную ЭДС на уровне земли; и дельта-конфигурация будет иметь аналогичный эффект. Уменьшение межфазного интервала обычно напрямую коррелирует с уменьшением магнитного поля, поэтому расположение и количество экранных проводов также могут влиять на ЭДС и должны быть проверены.Модификации оборудования, такие как добавление V-образных струн, которые могут перемещать проводники вверх и ближе к центру отвода, могут иметь аналогичный эффект.
Нетрадиционные конструкции для конфигураций линий также могут быть использованы для дальнейшего снижения ЭМП. Как показано на рисунке 1, линия передачи может быть спроектирована как диполь, используя жгуты проводов и запитывая традиционные фазы A и B, но изменяя фазу C так, чтобы один вспомогательный проводник был противоположен фазе A, а другой — фазе B. вместо 120 градусов по фазе от каждого.Кроме того, все три пучка можно разделить и поочередно ориентировать (например, по кругу или шестиугольнику), чтобы обеспечить подавление ЭДС.
Рисунок 1: Линия передачи как диполь
В определенных обстоятельствах может оказаться целесообразным установить линию пассивного экрана для снижения ЭДС в существующей цепи. Линия пассивного экрана — это «фиктивная» линия, излучающая ЭДС, которая прямо противодействует ЭДС линий передачи. «Фиктивная» линия будет короткой линией, которая образует замкнутую петлю под каждой стороной рассматриваемой линии передачи.Используя ток, индуцированный магнитным полем линии передачи, он излучает собственное магнитное поле и может быть сконструирован и фазирован так, чтобы эффективно нейтрализовать существующую ЭДС. Однако модификации могут быть дорогостоящими, визуально непривлекательными и увеличивать потери в линии.
Свойства Corona
Корона — это явление, которое возникает в результате сильных электрических полей и оказывает неблагоприятное воздействие на электричество и окружающую среду. Корона — это разряд электричества от поверхности под напряжением.Разряд возникает, когда высококонцентрированное электрическое поле вызывает ионизацию воздуха, окружающего поверхность. Электроны регулярно разряжаются с поверхности под напряжением, но когда электрическое поле достаточно сконцентрировано и превышает определенное критическое значение, один разряженный электрон сталкивается с молекулами воздуха и вызывает высвобождение их электронов. Если возникает цепная реакция разряда электронов из молекул окружающего воздуха, известная как электронная лавина, возникает корона.
Состояние поверхности материала под напряжением играет важную роль в определении критического значения электрического поля, при котором может возникнуть коронный разряд. Любой дефект на поверхности проводника, нарушающий гладкость, значительно увеличивает напряженность электрического поля, увеличивая вероятность возникновения короны. Примеры неровностей поверхности включают: оборванные жилы на проводе, острые края на оборудовании, капли воды на проводе или резкие изменения заряда оборудования (которые могут произойти на изоляторе).
Диаметр проводника — это переменная, которая может влиять на критическое значение для образования короны и обычно определяется нагрузкой, которую несет линия. Однако использование жгутов проводов позволяет линии нести ту же нагрузку с проводниками меньшего диаметра, эффективно повышая порог коронного разряда и снижая вероятность коронного разряда. Плотность воздуха — еще одна переменная, которая пропорциональна критическому значению — уменьшение приведет к снижению критического значения.Это могло произойти на большой высоте или, возможно, с использованием высокотемпературных проводников, которые нагревают воздух в непосредственной близости от проводника. Погодные условия также будут способствовать возникновению короны. Как отмечалось выше, наличие капель и линий дождя у океана, которые могут иметь солевые отложения, или рядом с загрязненными генерирующими объектами, увеличивают неровность поверхности.
Влияние короны на окружающую среду
Электронные лавины короны создают стримеры или разряды электричества.Это вызывает быстрый нагрев воздуха до того, как он успевает расшириться, и приводит к чему-то похожему на крошечный взрыв. Многие из этих последовательностей создают шум, который можно услышать как легкий треск или жужжание. Слышимый шум, создаваемый коронным разрядом, может быть не только неприятным, но и определяющим конструктивным ограничением. По данным Исследовательского института электроэнергетики, пороговый уровень шума для жалоб на упор составляет примерно 53 децибела (дБ) на краю полосы отвода.
Эти разряды излучают свет, видимый в темноте, а также могут создавать электромагнитные помехи для сигналов радио и аналогового телевещания; которые наиболее важны в радиодиапазонах AM.Процесс ионизации воздуха также приводит к образованию озона — газа, который обычно считается вредным для атмосферы Земли. Эти эффекты, наряду с процессом ионизации воздуха, используют энергию, которая поступает от линий передачи и приводит к потере мощности. Однако, как правило, ограничения по слышимому шуму определяют конструкцию раньше других факторов.
Corona также вызывает деградацию оборудования в течение продолжительных периодов времени. Стримеры коронного разряда вызывают нагрев оборудования и могут привести к растрескиванию или другим дефектам.Из-за своей конфигурации — с резким переходом от фитинга под напряжением к изолирующему стержню из стекловолокна — полимерные изоляторы создают более высокое электрическое поле, чем присутствует в другом оборудовании линии передачи. Это приводит к более низкому порогу коронного разряда, и стримеры могут легко повредить погодное уплотнение между оболочкой и фитингом или самой оболочкой. Это также преувеличено наличием капель воды после ливня. Поскольку сердцевина из стекловолокна должна быть полностью изолирована от погодных условий, полимерные изоляторы особенно подвержены катастрофическому разрушению из-за короны.
Снижение короны
Основное направление снижения короны — это аппаратные средства для линий сверхвысокого напряжения. Это включает в себя линии напряжением 345 кВ и выше, но разработчик может пожелать использовать описанные ниже методы уменьшения коронного разряда для понижения напряжения в линиях в каждом конкретном случае, если это необходимо. Любой острый край может вызвать возникновение короны — открытая шплинта, угол наклона головки болта 90 градусов, внезапный конец наконечника тупика сжатия или даже броневые стержни могут быть достаточными для разрушения гладкой поверхности, чтобы вызвать наступление короны.
Важно приобретать оборудование, которое «не подвержено коронному разряду» или рассчитано на «[дополнительное] высокое напряжение». Если это указано, производители будут поставлять детали с коническими краями или закругленными крышками для закрытия выступающих предметов. На рисунке 2 показаны примеры безкоронного и традиционного оборудования.
Рисунок 2
Без короны (слева) по сравнению с традиционным (справа) Clevis Clevis Clevis Оборудование | Без короны (вверху) vs.Традиционный (нижний) Подвесной зажим | Коронационные (верхние два) и традиционные (нижние) броневые стержни |
Конец изолятора, находящийся под напряжением, обычно подвергается воздействию более сильных электрических полей. Корона уменьшается в этом месте за счет введения коронирующего кольца в аппаратную сборку. Кольцо коронного разряда — это проводящее кольцо, которое смягчает коронный разряд, расширяя электрическое поле за пределы первого изолятора и рассеивая электрическое поле на большей площади.(Можно также применить к холодному концу, в зависимости от характеристик линии.). Размер и форму коронирующих колец можно регулировать с учетом ряда конфигураций оборудования и изолятора; разработчик всегда должен консультироваться с производителем коронирующего кольца, чтобы определить подходящее применение. Из-за высокого потенциала повреждения и серьезности механизма разрушения из-за коронного разряда в полимерных изоляторах разработчик может пожелать использовать коронирующие кольца при уровнях напряжения до 115 кВ.
Наконец, коронный разряд можно уменьшить с помощью инспекций после строительства, проводимых в местах, где коронный разряд вызывает особую озабоченность. Это могут быть сильно загрязненные территории; линии сверхвысокого напряжения, например 500 кВ и выше; линии с полимерными изоляторами; или линии, в которых слышен шум. Модернизированное оборудование может быть установлено при обнаружении высоких уровней. Регулярное техническое обслуживание должно проводиться своевременно и включать в себя промывку изоляторов в зонах с высоким потенциалом загрязнения, а также визуальный осмотр линий для устранения любых дефектов гладких поверхностей, таких как поврежденный проводник, откручивание шплинтов. или незакрепленное оборудование.
Первоначально ограничивая ЭМП и коронный разряд, а затем применяя методы смягчения, где это необходимо, можно разработать проект, удовлетворяющий все заинтересованные стороны.
Об авторе
Джеймс Ханниган — старший инженер по линиям электропередачи в SAIC. Он имеет степень магистра гражданского строительства со структурным акцентом в Вустерском политехническом институте и имеет более чем восьмилетний опыт проектирования линий электропередачи, сфокусированный на лицензировании и выдаче разрешений, восстановлении существующих линий и проектировании конструкций деревянных опор.