Виды напряжения | Теория

Электрическое напряжение — это величина, численно равная работе по перемещению единицы электрического заряда между двумя произвольными точками электрической цепи.

Движение электронов может меняться в зависимости от полярности напряжения. Поэтому различают разные виды напряжения.

Постоянное напряжение

Электроны всегда движутся силой и в одном направлении.

Обозначение:
— или DC (Direct Current)

Переменное напряжение

Электроны многократно меняют свое направление за рассматриваемую единицу времени.

Обозначение:

_ или AC (Alternating Current)

Параметры синусоидального переменного напряжения:

• Us пиковое напряжение
• Uss размах пульсации напряжения
• Ueff эффективное значение напряжения
• Uss = 2 * Us
• Ueff = 0,707 * Us

Смешанное напряжение

В результате наложения (смешения) постоянного и переменного напряжения могут создаваться смешанные напряжения, при которых меняется только величина напряжения, но не направление.

Обозначение:
DC (Direct Current)

плюсы и минусы каждой разновидности

На сегодняшний день низкое напряжение в сети – проблема весьма актуальная и решить ее лучше всего одним способом – приобрести стабилизатор напряжения (СН), который защитит всю технику в доме от выхода из строя. Чтобы правильно выбрать устройство, сначала нужно разобраться с его разновидностями, а также принципом работы каждого варианта исполнения. Далее мы рассмотрим плюсы и минусы основных типов стабилизаторов напряжения для дома, а именно: релейных, электронных, электромеханических, феррорезонансных и инверторных.

Релейные

Релейные или как их еще называют ступенчатые стабилизаторы, считаются самыми популярными для применения в доме и на даче. Связано это с низкой стоимостью устройств, а также высокой точностью регулирования. Принцип работы релейной модели заключается в переключении обмоток на трансформаторе при помощи силового реле, которое срабатывает в автоматическом режиме. Основными недостатками данного типа СН считается ступенчатое изменение напряжения (не плавное), искажение синусоиды и ограниченная мощность на выходе. Однако судя по отзывам в интернете, большинство покупателей довольны устройствами, т.к. цена в разы меньше более усовершенствованных моделей. Представителем стабилизаторов релейного типа для дома является Ресанта АСН-5000Н/1-Ц, который Вы можете увидеть на картинке ниже:

Электронные

Электронные СН могут быть симисторными и тиристорными. Принцип работы первых построен на переключении между обмотками автотрансформатора с помощью симистора, благодаря чему данный тип стабилизаторов напряжения имеет высокий КПД и быструю реакцию на срабатывание. Помимо этого симисторные модели бесшумно работают, что является еще одним плюсом СН данной разновидности. Что касается тиристорных, они также себя хорошо зарекомендовали и пользуются популярностью в быту. Единственный недостаток устройств электронного типа – более высокая стоимость.

Электромеханические

Электромеханические СН также принято называть сервомоторными или же сервоприводными. Работают такие стабилизаторы за счет передвижения угольного электрода по обмоткам автотрансформатора благодаря электроприводу. Электромеханические устройства также могут использоваться для защиты бытовых приборов в доме, квартире и на даче. Преимущество такого типа стабилизаторов – низкая стоимость, плавная регулировка напряжения и компактные размеры. Из минусов можно выделить повышенный шум при работе и низкое быстродействие.

Феррорезонансные

Принцип работы таких СН построен на эффекте феррорезонанса напряжения в цепи конденсатор-трансформатор. Данный тип защитных устройств не пользуется большой популярностью среди потребителей из-за шумности в работе, крупных габаритов (а, соответственно, и значительного веса), а также отсутствия возможности работать при перегрузках. Плюсами феррорезонансных стабилизаторов считаются длительный срок службы, точность регулировки и способность работать в помещениях с повышенной влажностью/температурой.

Инверторные

Наиболее дорогостоящий тип стабилизаторов напряжения, которые применяются не только в доме, но и на производстве. Принцип работы инверторных моделей заключается в преобразовании переменного тока в постоянный (на входе) и назад в переменный (на выходе) благодаря микроконтроллеру и кварцевому генератору. Безусловным плюсом инверторных СН с двойными преобразованием считается широкий диапазон входного напряжения (от 115 и до 290 Вольт), а также высокая скорость регулирования, бесшумность работы, компактные размеры и наличие дополнительных функций. Что касается последнего, то СН инверторного типа могут дополнительно защищать бытовые приборы от перенапряжения, а также остальных помех внешней электрической сети. Основным недостатком устройств считается самая высокая цена.

Узнать больше о разновидностях СН Вы можете на видео ниже:

Какие бывают типы стабилизаторов?

Вот мы и рассмотрели основные типы стабилизаторов напряжения. Хотелось бы также отметить, что бывают такие виды СН, как однофазные и трехфазные. В этом случае Вы должны выбрать модель, в зависимости от того, какое напряжение у Вас в сети – 220 или же 380 Вольт.

Какие бывают типы стабилизаторов напряжения?

Феррорезонансные стабилизаторы напряжения

Феррорезонансные – один из самых старых и надежных видов стабилизаторов напряжения. Физический принцип работы состоит в протекании рабочего тока через комбинацию линейного и нелинейного дросселей, последний из которых входит в насыщение при напряжении близком к 220 В (либо 230В), а для исправления формы синусоиды, искаженной при процессе стабилизации, используется эффект резонанса.

Преимущества данного вида стабилизаторов – высокая надежность и долговечность, возможность исправления несинусоидальной формы тока, плавность регулирования выходного напряжения и высокая точность, довольно высокая скорость реакции на изменение входного напряжения. Возможность изготовления приборов на очень большую мощность.

Недостатки: большие габариты и масса, вследствие этого высокая стоимость, характерный низкочастотный гул при работе, искажение формы выходного напряжения

Производители

: стабилизаторы этого вида фактически исчезли с рынка, в виде исключения могут встретиться промышленные модели производства Тирасполя и КНР.
Резюме — на рынке фактически отсутствуют

Сервоприводные стабилизаторы напряжения

Сервоприводные – один из самых распространенных типов стабилизаторов напряжения. Причина — отработанная конструкция и довольно неплохие характеристики. Принцип работы весьма прост – съем необходимого нам напряжения прямо с катушки автотрансформатора с помощью графитового токосъемника, скользящего по зачищенной от изоляции дорожке на поверхности обмотки. Автотрансформатор может быть тороидального типа (бытовые версии) либо стержневого (промышленные версии). Токосъемник движется по зачищенной от изоляции дорожке с помощью сервомеханизма, управляемого блоком слежения за выходным напряжением. Фактически это обычный ЛАТР с сервоприводом, отсюда и название.

Преимущества: компактность, высокий КПД, плавность регулирования выходного напряжения, довольно высокая точность, возможность изготовления изделий на очень большую мощность. На мощностях свыше 100 кВа имеют мало конкурентов. Не влияют на форму сетевой синусоиды.

Недостатки: искрение контактного ролика и вследствие этого помехи в сети, низкая надежность сервопривода, необходимость обслуживания и замены контактных щеток\роликов, наличие движущихся частей, акустический шум, высокая сложность и дороговизна сервоприводного механизма в промышленных моделях, малый ресурс работы в «неспокойных» сетях, медленная реакция на изменение входного напряжения (как правило около 50В/сек) и самое неприятное — возможность создания скачка напряжения на выходе при слабых сетях и присутствии на линии мощных потребителей. Эту проблему производители решают с помощью дополнительного реле напряжения, устанавливаемого на выходе стабилизатора, но такое решение создает дополнительные проблемы – провалы напряжения на выходе при срабатывании защиты. Так же недостатком может считаться очень высокая стоимость изделий европейского производства.

Производители: стабилизаторы такого типа производятся в Италии, Германии, России — продукция как правило высокого качества и с отличными характеристиками с соответствующей ценой, но основная масса сервоприводных стабилизаторов производится в Китае.

Резюме: в качестве промышленных стабилизаторов эти изделия еще долго будут самыми популярными типами на рынке, но бытовые модели активно вытесняются другими типами стабилизаторов

Релейные стабилизаторы напряжения

Релейные — автотрансформаторные с релейной коммутацией отводов — принцип стабилизации аналогичен сервоприводному стабилизатору, разница в способе коммутации — в автотрансформаторе есть группа отводов с различными напряжениями. Коммутацией этих отводов электромагнитными реле под управлением процессора достигается нужное напряжение на выходе автотрансформатора.

Преимущество данного вида стабилизаторов — дешевизна, компактность, достаточно высокая скорость реакции на изменение входного напряжения – 50-60 мс, высокий КПД (98-99%), отсутствие влияния на форму сетевой синусоиды.

Недостатки: Множество. Основной недостаток — малый ресурс контактов силовых реле — в неспокойных сетях могут износиться за несколько месяцев и даже недель. Так же крайне нежелательна работа на индуктивные нагрузки – электромоторы, трансформаторы и т.д. Дуга, возникающая при коммутации контактов реле, может их сжечь за считаные дни. Следующий серьезный недостаток — ступенчатость переключения (соответственно и регулирования) выходного напряжения, наглядно выражается в мерцании ламп накаливания при изменении сетевого напряжения. Еще один серьезный недостаток — помехи и коммутационные перенапряжения, возникающие при работе силовых контактов реле (уважающие себя производители с этим эффектом пытаются бороться). Точность поддержания выходного напряжения +- 7% .. +- 10% .

Производители: стабилизаторы такого типа производят множество китайских фабрик. Есть так же украинские и российские производители подобной техники. Возможно, это самый распространенный на рынке вид бытовых стабилизаторов напряжения.

Резюме: типичный бытовой прибор самого дешевого ценового диапазона.

Автотрансформаторные стабилизаторы напряжения с тиристорной (симисторной) коммутацией отводов

Это один из самых популярных видов стабилизаторов с отличными потребительскими свойствами. Физический принцип работы – коммутация отводов автотрансформатора с помощью электронных ключей – симисторов или тиристоров под управлением микропроцессора.

Преимущества: очень высокое быстродействие ( 10-20 мс), высокая точность поддержания выходного напряжения – может достигать +- 0.5% !!!!!, что практически не хуже, а, зачастую, даже лучше, чем в плавно регулируемых стабилизаторах. Отсутствие искажения формы сетевой синусоиды. Компактность, относительно невысокая стоимость, хороший КПД (обычно около 98%), возможность эффективной работы в сетях любого типа и с любой нагрузкой. Ресурс работы может достигать 15-20 лет за счет отсутствия движущихся частей и узлов, которые необходимо обслуживать. Управление процессом стабилизации с помощью микроконтроллера повышает эффективность стабилизации и по факту сегодня является стандартом для этого типа стабилизаторов.

Недостатки: основной недостаток – дискретность (ступенчатость) регулирования выходного напряжения. Вызывает заметное мерцание ламп накаливания и галогеновых ламп. С увеличением количества ступеней этот эффект снижается и при 36 ступенях становится малозаметным даже на лампах накаливания. При применении светодиодных светильников и ламп «экономок» этот побочный эффект фактически отсутствует. Еще одна особенность такого типа стабилизаторов — нагрев силовых ключей при работе на полную мощность и необходимость в активном охлаждении с помощью вентиляторов либо развитых охладителей (радиаторов). Высокая сложность изделия и дороговизна изделий большой мощности являются относительными недостатками и нивелируются высококлассными рабочими характеристиками.
Производители – в основном на наших рынках присутствуют изделия производства Украины и России, также есть в незначительных количествах изделия производства Италии, Великобритании, КНР.

Резюме: оптимальный выбор на сегодняшний день. Есть возможность выбора от бюджетных 9-и ступенчатых моделей до флагманских высокоточных 36-и ступенчатых моделей различных производителей.

• 

  Стабилизатор напряжения АМПЕР Э 12-1/25 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	5,5 кВт
  Рабочий ток:	25 А
  Количество ступеней стабилизации:	12
  Тип ключа:	симистор
  Диапазон работы:	100-295 В
  Точность стабилизации:	3,5 %
  Время реакции:	20 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	5 лет
  Серия:	Ампер

• 

  Стабилизатор напряжения АМПЕР Э 12-1/32 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	7 кВт
  Рабочий ток:	32 А
  Количество ступеней стабилизации:	12
  Тип ключа:	симистор
  Диапазон работы:	100-295 В
  Точность стабилизации:	3,5 %
  Время реакции:	20 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	5 лет
  Серия:	Ампер

• 

  Стабилизатор напряжения АМПЕР-Т Э 16-1/25 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	5,5 кВт
  Рабочий ток:	25 А
  Количество ступеней стабилизации:	16
  Тип ключа:	симистор
  Диапазон работы:	100-295 В
  Точность стабилизации:	2,7 %
  Время реакции:	20 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	5 лет
  Серия:	Ампер

• 

  Стабилизатор напряжения АМПЕР-Т Э 16-1/32 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	7 кВт
  Рабочий ток:	32 А
  Количество ступеней стабилизации:	16
  Тип ключа:	симистор
  Диапазон работы:	100-295 В
  Точность стабилизации:	2,7 %
  Время реакции:	20 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	5 лет
  Серия:	Ампер

Автотрансформаторные с косвенной тиристорной коммутацией отводов

Данный тип стабилизаторов — идеальный вариант для промышленности. Отличие их состоит в том, что основной поток энергии идет не через силовые ключи, а через вторичную обмотку вольтодобавочного трансформатора, отводы первичной обмотки которого коммутируются с помощью тиристоров.

Достоинства: все достоинства тиристорных автотрансформаторных стабилизаторов + возможность делать изделия большой мощности – до нескольких МВт.

Недостатки: все недостатки опять же тиристорных стабилизаторов

Гибридные стабилизаторы напряжения

Гибридные стабилизаторы – один из самых новых типов стабилизаторов. По сути это автотрансформаторный стабилизатор напряжения с симисторной коммутацией и релейным удержанием комбинации отводов автотрансформатора. Объединяет в себе преимущества релейного стабилизатора – быстроту, дешевизну, компактность и надежность тиристорного стабилизатора при работе с нагрузками любого типа.

Преимущества: низкая цена, быстрота, надежность при работе с любыми нагрузками.

Недостатки: дискретность стабилизации (ступенчатое изменение выходного напряжения), легкий акустический шум при коммутации.

Производители: этот тип стабилизатора был разработан в КБ Силовой Электроники НПО Вольт в 2012-2013 годах, конструкция и принцип защищены патентом, производится в России исключительно НПО Вольт.

Резюме: новое изделие, стремительно набирающее популярность на рынке в силу уникальных характеристик по надежности и великолепному соотношению потребительские характеристики/цена.

• 

  Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/10 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	2,2 кВт
  Рабочий ток:	10 А
  Количество ступеней стабилизации:	9
  Тип ключа:	гибридный
  Диапазон работы:	130-310 В
  Точность стабилизации:	7,5 %
  Время реакции:	100 мс
  Байпас:	нет
  Гарантия:	2 года
  Серия:	Гибрид

• 

  Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/25 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	5,5 кВт
  Рабочий ток:	25 А
  Количество ступеней стабилизации:	9
  Тип ключа:	гибридный
  Диапазон работы:	110-325 В
  Точность стабилизации:	7,5 %
  Время реакции:	100 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	2 года
  Серия:	Гибрид

• 

  Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/32 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	7 кВт
  Рабочий ток:	32 А
  Количество ступеней стабилизации:	9
  Тип ключа:	гибридный
  Диапазон работы:	110-325 В
  Точность стабилизации:	7,5 %
  Время реакции:	100 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	2 года
  Серия:	Гибрид

• 

  Стабилизатор напряжения ГИБРИД Э 9-1/40 v2.0

  Количество фаз:	однофазный
  Мощность:	9 кВт
  Рабочий ток:	40 А
  Количество ступеней стабилизации:	9
  Тип ключа:	гибридный
  Диапазон работы:	110-325 В
  Точность стабилизации:	7,5 %
  Время реакции:	100 мс
  Байпас:	электронный
  Гарантия:	2 года
  Серия:	Гибрид

Автотрансформаторные тиристорные с плавной регулировкой

Автотрансформаторные тиристорные с плавной регулировкой — один из мало популярных вариантов автотрансформаторного стабилизатора, в котором напряжение грубо регулируется с помощью коммутации небольшого количества отводов и точно подстраивается с помощью метода фазового управления тиристором в течении полупериода (ФИМ стабилизаторы).

Преимущества: дешевизна при неплохой точности (достигает 1 %), плавность регулирования, небольшое количество ключей.

Недостатки: существенное искажение формы сетевой синусоиды, шумная работа трансформатора из-за фазового управления тиристором, невозможность работы с индуктивными нагрузками и с некоторыми видами бытовой техники.

Резюме: по причине большого количества создаваемых проблем при эксплуатации этот вид стабилизаторов развития не получил.

Автотрансформаторные с ШИМ управлением

Автотрансформаторные с ШИМ управлением – один из вариантов плавно регулируемых электронных стабилизаторов. Физический принцип состоит в подаче генерируемого ШИМ инвертором напряжения на первичную обмотку трансформатора. Вторичная обмотка трансформатора включена в сеть последовательно с нагрузкой. Управляя фазой и выходным напряжением инвертора с помощью микропроцессорной системы управления добиваются эффекта стабилизации на выходе вторичной обмотки трансформатора.

Преимущества: плавность, высокая точность регулировки, отличное время реакции – 20 мс.

Недостатки: высокая цена, сложность, не высокая надежность.

Резюме: перспективный вид стабилизаторов, на сегодняшний день редко встречается в силу не отработанности конструкции.

Электронные безтрансформаторные стабилизаторы с ШИМ

Электронные безтрансформаторные стабилизаторы с ШИМ – еще один из вариантов электронных стабилизаторов сетевого напряжения. Работает на принципе накопления и отдачи в сеть энергии, запасенной в последовательно включенном дросселе. В качестве коммутирующих ключей служат IGBT транзисторы большой мощности, схема работает на высокой частоте – 20-30 кГц.

Преимущества: возможность исправления формы сетевой синусоиды, очень маленькое время реакции – мкс (µs), ограничение токов КЗ, возможность компенсации в режиме реального времени быстрых бросков напряжения в сети (при работе сварочных аппаратов на линии).

Недостатки: очень высокая сложность и стоимость, низкая технологичность.

Производители: единичные компании в России.

Резюме: интересный вид стабилизаторов, развитие которых к сожалению, ограничивает высокая сложность и стоимость комплектующих.

Электронные стабилизаторы с двойным преобразованием

Электронные стабилизаторы с двойным преобразованием – один из вариантов электронных стабилизаторов сетевого напряжения. Физический принцип заключается в выпрямлении входного переменного тока в постоянный и формировании синусоиды заново с помощью инвертора.

Преимущества: 100% фильтрация входных помех, исправление формы сетевой синусоиды, отличное качество выходного напряжения.

Недостатки: низкий КПД, высокая стоимость, большие габариты и масса, акустические шумы от вентиляторов и преобразователя, необходимость периодического обслуживания.

Производители: единичные компании в России.

Резюме: довольно редкий и дорогой вид стабилизаторов, популярности на рынке не имеет.

Электродинамический стабилизатор напряжения

Электродинамический стабилизатор – очень редкий вид электромеханического стабилизатора напряжения, ранее применялся исключительно в промышленности. Физически состоит их электромотора, маховика, синхронного генератора и системы управления.

Преимущества: надежность

Недостатки: очень низкий КПД, шум, масса, стоимость, необходимость обслуживания. Стабилизаторы промышленного типа со стержневым автотрансформатором некоторые производители называют электродинамическим стабилизатором, что, очевидно, не совсем верно

Резюме: в наше время фактически не встречается.

Остаточные напряжения — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Остаточные напряжения — упругая деформация и соответствующее ей напряжение в твердом теле при отсутствии действия на него механического воздействия извне.

Проявление остаточных напряжений в металле

Остаточное напряжение возникает в материале в процессе его термообработки, переходе из жидкого состояния в твёрдое, при механической обработке, сварке и др. Остаточные напряжения в пластмассе, металле, стекле присутствуют всегда. Причиной возникновения остаточных напряжений является неоднородность деформированного состояния твердого тела из-за различного изменения в разных местах его длины или объема.

Возникновение остаточных напряжений при переходе материла из жидкого состояния в твердое объясняется тем, что затвердевание начинается в поверхностных слоях и сопровождается усадкой. Опережение затвердевания наружного слоя приводит к возникновению в нем внутренних напряжений растяжения.

Остаточные напряжения могут быть сделаны в конструктивных целях (самораскрывающиеся космические антенны^[1]) или быть вредными. Вредные остаточные напряжения являются скрытым дефектом. Для их уменьшения принимается комплекс мер.

Остаточные напряжения в зависимости от их размеров делятся на:

• Остаточные напряжения 1-го рода в размерах, сравнимых с размерами всего тела;
• Остаточное напряжение 2-го рода или микроскопические, в размерах, сравнимых с размерами зерен металла. Микроскопические напряжения изучаются рентгенографическими методами;
• Остаточное напряжение 3-го рода или субмикроскопические искажения, в размерах, сравнимых с размерами атомно-кристаллической решетки.

Вредные остаточные напряжения (чаще растягивающие) приводят к разрушению изделия, появлению в нем трещин, ускорению образования коррозии. Полезные напряжения, чаще сжимающие, повышают упругость изделия, выносливость, увеличивают коррозионную стойкость.

В процессе сварки конструкции при остывании металла в нем возникают напряжения вызванные неодинаковым нагревом основного и наплавленного металлов, усадкой металла после сварки, структурными изменениями в металле из-за нагрева и быстрого охлаждения, изменением растворимости газов в сварном шве при его охлаждении. Внутренние напряжения способствуют как деформации или разрушению сварного изделия. Для устранения остаточных напряжения проводятся конструктивные и технологические мероприятия.

Конструктивные мероприятия:

• В качестве основного металла выбирается металл, не образующий закалочных структур при остывании на воздухе. Металл электродов должен иметь пластические свойства которого не ниже пластических свойств основного металла.
• В процессе сварки нельзя допускать концентрацию швов и их пересечения.
• При сварке следует избегать швов в виде замкнутых контуров. Это увеличивает плоскостную напряженность.
• Следует избегать сварочных косынок, накладок приводящих к увеличению плоскостных напряжений.
• При сварке необходимо отдавать предпочтение стыковым швам, являющимися менее жесткими. В них концентрация силовых напряжений намного меньше, чем в угловых швах.
• В процессе проектирования сварных конструкций надо предусматривать возможность изготовления отдельных сварных узлов, которые потом можно было бы соединять в общую конструкцию. Это в целом снижает плоскостную напряженность.

Технологические мероприятия:

• Предварительный и сопутствующий подогрев изделий в процессе варки;
• После сварки горячий металл проковывают;
• Отпуск после сварки снижает остаточные напряжения на 85-90%;
• Прокатка сварных швов.

Остаточное напряжение используют для изготовления пружин, самораскрывающихся антенн, металлических рулеток и других изделий. При этом проводят отпуск металла. Остаточные напряжения обычно возникают при закалке в результате термической обработки.

• Башкатов А.В. Напряжения и деформации при сварке. Воронеж. Изд. ВГТУ. 1999.
• Гликман Л. А., Методы определения остаточных напряжений, «Тр. Ленингр. инж.-экон. ин-та», 1960, вып. 30;
• Биргер И. А. Остаточные напряжения, М., 1963;
• Уголев Б. Н. Внутренние напряжения в древесине при ее сушке, М.—Л., 1959;
• Васильев Д. М., Добродеева Н. М., «Физика твердого тела», 1962, т. 4, № 1, с. 140—47.
• П.Я.Бокин. Механические свойства силикатных стёкол, 29. Наука, Л., 1970.
• Чередов В.Н. Дефекты в синтетических кристаллах флюорита. СПб: Наука. — 1993. — 112 c.
• Hosford, William F. 2005. «Residual Stresses.» In Mechanical Behavior of Materials, 308–321. Cambridge University Press. ISBN 978-0-521-84670-7
• Cary, Howard B. and Scott C. Helzer (2005). Modern Welding Technology. Upper Saddle River, New Jersey: Pearson Education. ISBN 0-13-113029-3.
• Shajer, Gary S. 2013. Practical Residual Stress Measurement Methods. Wiley. ISBN 978-1-118-34237-4

Напряжение электрической сети

Электрическое напряжение – это основная характеристика энергетического поля. Она определяется как соотношение перемещения заряженных частиц к величине заряда частицы. Измеряется электрическое напряжение в Вольтах. О нем иногда говорят как о некой разности потенциалов между двумя точками. Для измерения напряжения существуют специальные приборы – вольтметры.

Напряжение электрической сети

Не секрет, что основой функционирования нашей энергосистемы является трехфазная сеть. В ней различают два вида электрического напряжения – линейное и фазное. Линейное передает напряжение между двумя проводами в сети, а трехфазное – это напряжение между линейным проводом и нейтральным (с нулевым потенциалом).

При нагрузке в сетях по

« треугольной» схеме, линейное напряжение ровняется фазному напряжению сети, а вот по схеме «звезда» выражение напряжения меняется в корень из трех больше фазного. Обычно это и применяется для потребительского электроснабжения, где линейное напряжение 380 В., а фазное 220В. Существует целый ряд стандартов в выражении номинального значения напряжения. В электроустановках до 1000В. – это 127,220,380, и 660В.

Зачем следить за колебаниями напряжения электрической сети?

Напряжение электрической сети подвержено колебаниям. В сетях может происходить или его увеличение (перенапряжение) от номинальных значений или наоборот уменьшение. Колебание напряжения имеет внешние и внутренние причины. Внешние факторы выражаются в воздействии природных причин, таких как молния или атмосферное электричество. А внутренние факторы колебания напряжения возникают от скачкообразного изменения нагрузки из-за активности потребителей. Могут быть и технические причины колебаний напряжения, обусловленные излишним сопротивлением катушки при начальном значении токов.

Как повышение напряжение, так и его понижение от нормы несет в себе очень много негативных моментов для электросетей и конечных потребителей. Вот почему за ним нужно неуклонно следить как специальным службам, так и рядовым потребителям. Так, при перенапряжении снижается срок службы технологического оборудования, повышается вероятность аварий. Для бытовых потребителей скачки напряжения грозят выводом из строя бытовой техники, перегоранием и снижением срока службы ламп накаливания, различных нагревательных электропитающих приборов.

Ответственность за правильное напряжение электропитания возлагается на энергоснабжающую организацию, которая, чтобы минимизировать скачки напряжения, применяет различные методы технического характера. Это может быть установка разрядников и ограничителей напряжения, а также молниеотводов. В бытовой сети для перестраховки от колебаний напряжения применяют сетевые фильтры, стабилизаторы, защитные реле.

Перенапряжение (электротехника) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 мая 2016; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 31 мая 2016; проверки требуют 2 правки.

Перенапряжение — любое увеличение напряжённости электрического поля в какой-либо части установки или линии электропередачи, достигающее величины, опасной для состояния изоляции установки^[1][2][3]. Перенапряжение представляет также опасность для людей, находящихся во время перенапряжения в непосредственной близости от установки или линии^[4].

Некоторые виды перенапряжения являются неизбежными при эксплуатации линий, так как следуют из свойств линии и природы проистекающих в них процессов.

К причинам перенапряжения можно отнести

• Внутреннего происхождения:
  • Заземление линии.
  • Зануление линии.
  • Изменение нагрузки.
  • Включение и выключение линии. В частности, автоматическое повторное включение.
  • Перемещающиеся (неустойчивые) дуговые короткие замыкания на линии.
  • Резонанс и феррорезонанс в сети (например, при смещении и колебании нейтрали трехфазной системы)^[4].
• Внешнего происхождения:

В сверхпроводящих соленоидах при переходе материала обмотки в несверхпроводящее состояние из сверхпроводящего встречается особый вид перенапряжения, вызванный резким возрастанием активного сопротивления соленоида (от нуля). В результате невозможности резкого уменьшения начального тока соленоида возникает разность потенциалов, которая может достичь нескольких сотен кв.

Внутренние перенапряжения для изоляции линий и электроустановок с напряжением до 220 кВ обычно не представляют опасности^[2].

Устройства защищающие от перенапряжения[править | править код]

Для защиты от перенапряжения используется множество устройств, среди которых следует выделить:

1. ↑ Техническая энциклопедия, под ред. Л. К. Мартенса, Советская энциклопедия. М., ОГИЗ РСФСР. 1932 год.
2. ↑ ^{1 2} Перенапряжение (в электротехнике) // Отоми — Пластырь. — М. : Советская энциклопедия, 1975. — (Большая советская энциклопедия : [в 30 т.] / гл. ред. А. М. Прохоров ; 1969—1978, т. 19).
3. ↑ Перенапряжение // Толковый словарь русского языка : в 4 т. / гл. ред. Б. М. Волин, Д. Н. Ушаков (т. 2—4) ; сост. Г. О. Винокур, Б. А. Ларин, С. И. Ожегов, Б. В. Томашевский, Д. Н. Ушаков ; под ред. Д. Н. Ушакова. — М. : Государственный институт «Советская энциклопедия» (т. 1) : ОГИЗ (т. 1) : Государственное издательство иностранных и национальных словарей (т. 2—4), 1935—1940.
4. ↑ ^{1 2} Перенапряжение // Российская энциклопедия по охране труда: В 3 т. — 2-е изд., перераб. и доп. — М. : Изд-во НЦ ЭНАС,2007.

• Техническая энциклопедия, под ред. Л. К. Мартенса, Советская энциклопедия. М., ОГИЗ РСФСР. 1932 год.
• Техника высоких напряжении, под ред. Д. В. Разевига, М., 1963 год.
• Техника высоких напряжений, под ред. М. В. Костенко, М., 1973 год.
• Смуров А. А., Электротехника высокого напряжения и передача электрической энергии, Л., 1925 год.
• Угримов Б. И., Техника высоких напряжений, вып. 3, М.-Л., 1924 год.

Электрический пробой — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 мая 2017; проверки требуют 2 правки. Текущая версия страницы пока не проверялась опытными участниками и может значительно отличаться от версии, проверенной 20 мая 2017; проверки требуют 2 правки.

Электрический пробой — явление резкого возрастания НАПРЯЖЕНИЯ в твёрдом, жидком или газообразном диэлектрике (или полупроводнике) или воздухе, возникающее при приложении напряжения выше критического (напряжение пробоя)^[1]. Пробой может происходить в течение очень короткого времени (до 10^-8 с) или установиться на длительное время (например, дуговой разряд в газах). В твёрдых телах различают три механизма пробоя:

1. Внутренний пробой, связанный с тем, что носитель заряда на длине свободного пробега приобретает энергию, достаточную для ионизации молекул кристаллической решётки или газа и увеличивает концентрацию носителей заряда. При этом лавинообразно создаются свободные носители заряда (увеличивается концентрация электронов), которые вносят основной вклад в общий ток. и диэлектриков. У полупроводников существует разновидность частичного пробоя .
2. Тепловой пробой, возникающий при разогреве кристаллической решётки диэлектрика или полупроводника^[1]. При увеличении температуры свободным электронам легче ионизировать атомы решётки, поэтому пробивное напряжение уменьшается. Разогрев может происходить как в результате теплопередачи извне, так и вследствие протекания переменного тока внутри диэлектрика.
3. Разрядный пробой, связанный с ионизацией адсорбированных газов в пористых материалах, таких как слюда или пористая керамика. Находящиеся в порах газы ионизируются раньше, чем пробивается твёрдое вещество, возникающие при этом газовые разряды разрушают поверхность пор.

Пробой бывает и полезным, и вредным. К примеру, пробой изолятора на линии высокого напряжения является серьёзной аварийной ситуацией, а отсутствие пробоя на свече зажигания в двигателе внутреннего сгорания не позволяет запустить двигатель.

• Солимар Л., Уолш Д. Лекции по электрическим свойствам материалов = Lectures on the Electrical Properties of Materials. — М.: «Мир», 1991. — С. 504. — ISBN 5-03-001934-0.
• Епифанов Г. И. Физические основы микроэлектроники. — М.: Советское радио, 1971. — 376 с.