033 Кое-что из электротехники для переводчиков

(004) Виды электрических нагрузок

Сегодня мы рассмотрим виды электрических нагрузок.
Не расстраивайтесь, если вам не все будет понятно, особенно в примерах. Невозможно объяснить все сразу. По мере ознакомления с материалом, вы сможете вернуться к этим заметкам и лучше понять инженерную суть вопроса.

Классификация электрических нагрузок

Рассмотрим некоторые виды электрических нагрузок

активная нагрузка
active load
real load
resistance load
resistive load
Активная нагрузка практически не содержит электрической емкости и индуктивности. Потребляемая мощность полностью преобразуется в свет, тепло, механическую энергию.
Типичными представителями активной нагрузки являются: лампочка накаливания, утюг, электрический чайник и т. д.

реактивная нагрузка
reactive load
reactive termination
Реактивная нагрузка содержит электрическую емкость и/или индуктивность.
Типичными представителями реактивной нагрузки являются: электродвигатель, электрический конденсатор, трансформатор, электрический реактор и т. д.

емкостная нагрузка
(электрическая) нагрузка емкостного характера
capacity load
condensive load
load capacitance
capacitive nature of the load

индуктивная нагрузка
(электрическая нагрузка) индуктивного характера
inductance load
inductive load
inductive nature of the load

однофазная нагрузка
single-phase load
Однофазная нагрузка – это электроприемник с двумя выводами, который включается между фазным и нулевым рабочим проводником трехфазной четырехпроводной сети. Типичными представителями однофазной нагрузки являются: электрическая лампочка, утюг, электрический чайник и т. д.

трехфазная нагрузка
three—phase current consumer,
three—phase load
Трехфазная нагрузка – это электроприемник с тремя выводами, который подключается к фазным проводникам трехфазной сети. Типичным представителем трехфазной нагрузки является трехфазный электродвигатель.

Примеры
The power rating of single-phase loads does not exceed 10% of the total rating.
Мощность однофазных нагрузок не превышает 10 % максимально допустимой мощности.

Control and monitoring of single- or three-phase loads up to 100A.
Контроль и управление одно- или трехфазными нагрузками с током до 100 А.

Single-phase load upstream of the motor.
Однофазная нагрузка, расположенная между источником питания и электродвигателем.

A variety of breaker and connector options can be chosen to supply either three-phase or single-phase power to the load.
Широкий выбор автоматических выключателей и кабельных розеток позволяет легко подобрать нужный модуль для подачи питания на трехфазные и однофазные нагрузки.

Модуль для подачи питания (power distribution module) на трехфазную нагрузку

симметричная нагрузка
balansedload
Если мощности однофазных нагрузок, подключенных к разным фазным проводникам 3-фазной сети, равны (т. е. если они одинаково нагружают каждую фазу), то в фазных проводниках текут равные токи, и такая нагрузка называется симметричной

несимметричная нагрузка
unbalansed load

линейная нагрузка
linear load

Если линейную нагрузку подключить к источнику синусоидального напряжения, то ток, протекающий через линейную нагрузку, также будет иметь форму синусоиды. Линейными нагрузками являются нагреватели, лампы накаливания, электродвигатели, любое сочетание активной, емкостной и индуктивной нагрузок.

нелинейная нагрузка
distorting load
non-linear load

На рисунке показаны осциллограммы напряжения и тока, протекающего через импульсный источник питания компьютера. Видно, что при синусоидальном питающем напряжении форма кривой тока существенно отличается от синусоидальной (т. е. зависимость тока от напряжения является нелинейной). Компьютер — типичный пример нелинейной нагрузки.

Примеры

Technological development in the industrial and household field has lead to the spread of electronic equipment which, due to their operating principle, absorb a non sinusoidal current (non linear load).
Применение  в промышленности и в быту современных технологий привело к широкому распространению электронного оборудования, которое в силу используемого принципа работы потребляет несинусоидальный ток (т. е. является нелинейной нагрузкой).

The present plant engineering applications frequently imply the presence of non linear loads generating current harmonics and therefore it may be necessary to carry out power factor correction in non-sinusoidal steady state.
В современных электроустановках часто присутствуют нелинейные нагрузки, которые генерируют гармоники тока. В результате коррекцию коэффициента мощности приходится выполнять в сети, в которой протекают несинусоидальные токи.

The most common non-linear loads generating harmonic currents use power electronics, such as variable speed drives, rectifiers, inverters, etc. Loads such as saturable reactors, welding equipment, and arc furnaces also generate harmonics.
Большинство нелинейных нагрузок, генерирующих гармоники тока, используют силовую электронику. К ним относятся преобразователи частоты (приводы с регулируемой частотой вращения), выпрямители и инверторы. Источниками гармоник тока также являются дроссели насыщения, сварочное оборудование и дуговые печи.

сосредоточенная нагрузка
single load
Сосредоточенная нагрузка — это электрическая нагрузка, территориально расположенная в одном месте

распределенная нагрузка
distributed loads
Распределенная нагрузка — это электрическая нагрузка, распределенная по территории

The setting up of several transformers as close as possible to the distributed loads allows the length of LV connections to be reduced.
Несколько трансформаторов, расположенных вблизи распределенной нагрузки, позволяют уменьшить длину низковольтных линий.

======================
Следующий раз мы поговорим об электрической энергии

Tags: электротехника для переводчиков

Какие типы электрических потребителей бывают?

Power Solutions / Блог / Полезная информация / Какие типы электрических потребителей бывают?

В повседневной жизни и общениях с клиентами интернет-магазина PowerSol мы выясняем множество технических вопросов и максимально точно подбираем оборудование под  инженерные задачи. Имея большой опыт работ и выбора технических решений  специалистами компании НТС-ГРУПП (ТМ PowerSol) была собрана масса полезной информации, которую мы попытались структурировать и  в сжатом виде донести нашим клиентам путем публикации на сайте.  Ниже приведена своеобразная  классификация типа нагрузок с небольшими комментариями, а в следующей статье будут описаны особенности выбора мощности, запаса мощности и варианты использования источников бесперебойного питания, стабилизаторов напряжения и электрогенераторов в сетях с несбалансированным распределением потребителей, с различными видами активной и реактивной нагрузок и др.

Применительно к выбору оборудования классифицируем типы нагрузок следующим образом

1. По типу электрического потребления нагрузки делятся на:

АКТИВНУЮ:  – Активная (или еще известную, как резистивная) нагрузка. В этом случае закон Ома выполняется в каждый момент времени и аналогичен закону Ома для схем постоянного тока. В качестве примеров : электрическая лампочка накаливания, нагревательный элемент (ТЭН), электрическая плита, бойлер и т.п.

РЕАКТИВНУЮ, которая также разделяется на такие:

• Индуктивная нагрузка – нагрузка, через которую ток отстает от напряжения и нагрузка потребляет реактивную мощность. Примеры: асинхронные двигатели, электромагниты, катушки дросселей, трансформаторы, выпрямители, преобразователи построенные на тиристорах. Индуктивная (реактивная) нагрузка преобразует в течение одной половины полупериода энергию электрического тока в магнитное поле, а течении следующей половины преобразует энергию магнитного поля в электрический ток. При этом в индуктивной нагрузке кривая тока отстаёт от кривой напряжения на ту же половину полупериода. Примером для данного вида нагрузок может быть дроссель или катушка индуктивности.
• Ёмкостная (реактивная) нагрузка преобразует в течение одной половины полупериода энергию электрического тока в электрическое поле, а течении следующей половины преобразует энергию электрического поля в электрический ток. При этом в ёмкостной нагрузке кривая тока опережает кривую напряжения на ту же половину полупериода. Примером данного вида нагрузок может быть конденсатор.

На практике  чистые реактивные нагрузки в электротехнике не встречаются. Вся электротехника работает с коэффициентом полезного действия ниже 100% вследствие рассеяния части энергии в виде тепловых потерь, потерь при излучении и др. побочных явлений. Таким образом в практической электротехнике применяется понятие активно-реактивной нагрузки. Активно-реактивная нагрузка также подразделяется на две: активно-индуктивная и активно-емкостная.

Активно-индуктивная нагрузка может рассматриваться как последовательное или параллельное соединение активного сопротивления и идеальной индуктивности. Примером таких нагрузок может быть обмоточный электромагнитный трансформатор, электродвигатель, электромагнитное пускорегулирующее устройство для люминесцентных ламп, катушка зажигания в автомобиле. Для этого вида нагрузок характерен бросок напряжения в момент размыкания электрической цепи.

Активно-ёмкостная нагрузка может рассматриваться как последовательное или параллельное соединение активного сопротивления и идеальной ёмкости. Примером таких нагрузок может быть конденсатор, электронные блоки питания галогенных или люминесцентных ламп. Для этих нагрузок характерен бросок тока в момент замыкания электрической цепи, особенно если он произошёл в тот момент, когда напряжение в сети максимально, или близко к максимальному.

При протекании тока через активно-реактивную нагрузку часть тока будет протекать через прибор, не производя никакой полезной работы. При этом максимумы и минимумы тока и напряжения будут достигаться в разное время, а кривые изменения по времени тока и напряжения будут не совпадать – оставаясь, при этом, периодическими функциями. Происходит сдвиг тока и напряжения по фазе.  Для обозначения зависимости такого сдвига применяется понятие Косинус угла между током и напряжением, и обозначается как cos(ϕ). Этот параметр является очень важным в электротехнике, которым не стоит пренебрегать при расчетах и выборе стабилизаторов напряжения, источников бесперебойного питания и электрогенераторов.

2. Фазность электропотребителей:

• однофазные – потребители рассчитанные на электропитание от 220/230В по схеме фаза-ноль-земля.
• трехфазные – потребители для которых необходимо подать напряжение 380В/400В в схеме с нейтралью и землей.

3. По способу распределения нагрузки (для трехфазных схем)

• Сбалансированные – сбалансированными считают такое распределение потребителей, когда на каждой фазе в трехфазной схеме мощности нагрузок распределены равномерно (с перекосом не более +/-20%). В качестве примера можно привести коттедж с трехфазным вводом электроснабжения, в котором при проектировании и монтаже электрических потребителей  15 кВт мощности равномерно распределили  по 5 кВт на каждую  фазу. Еще одним примером можно выделить промышленный цех, в котором преобладают трехфазные потребители и таким образом все три фазы будут нагружены равномерно.
• Несбалансированные – характеризуются как хаотично-нагруженные фазы, где нагруженность фаз может отличаться на 100% между собой. Примером может служить частный трехэтажный дом в котором на каждый этаж отводится одна фаза. Как показывает практика первый этаж дома (т.е. одна из фаз) обычно перегружена в силу того, что на первом этаже размещаются:  кухня, бойлерная и комната отдыха, а на остальных этажах спальни с бытовой техникой. В итоге одна фаза может быть  нагружена на 100%, а другие используются редко или не сильно нагружены. 

Что такое ток нагрузки в цепи печатной платы?

Ток нагрузки

• написал: админ

A Ток нагрузки — это количество электрического тока, которое передается от источника питания к устройству или компоненту, получающему питание. Большинство блоков питания способны обеспечить только определенное количество энергии, прежде чем они станут слишком горячими или короткозамкнутыми. Это означает, что текущие возможности нагрузки источника питания и требования к нагрузке используемого элемента должны быть приняты во внимание, прежде чем какой-либо элемент будет подключен к источнику питания. Любой элемент, подключенный к источнику питания, может быть поврежден, если нагрузка, обеспечиваемая источником питания, превышает нагрузку, которую может выдержать элемент. Когда этот аспект не принимается во внимание и устройство подключено к источнику питания, обеспечивающему гораздо большую нагрузку, чем устройство способно выдержать, устройство может перегреться и выйти из строя.

В большинстве случаев источник энергии не измеряется напрямую в терминах текущей нагрузки. Вместо этого источники питания обычно измеряются по напряжению и во многих случаях даже могут называться источниками напряжения. Эти типы источников напряжения посылают постоянный ток на все, что к ним подключено.

Системы электропитания с напряжением и током работают эффективно до тех пор, пока количество электрического тока, требуемого от источника питания, находится в пределах возможностей нагрузки по току источника питания. Когда устройство, которому требуется питание, должно потреблять от источника питания больше тока, чем может обеспечить источник, обычно происходит короткое замыкание. Это означает, что источник питания не может обеспечить достаточное количество тока для эффективного питания устройства.

Его можно определить как

• Ток полной нагрузки: максимальный ток, с которым может работать электрическая машина.
• Номинальный ток: номинальный ток, указанный на паспортной табличке электрической машины.
• Номинальный ток: обычно упоминается в спецификациях, обычно это то же значение, что и номинальное.
• Ток холостого хода: значение тока, необходимого только для вращения вала двигателя без подключения.

При использовании простых схем и простых источников сигналов обычно очевидно, как различные схемы и нагрузки влияют на поведение сигнала на выходе схемы. В более сложных схемах и широкополосных аналоговых сигналах не всегда очевидно, как на сигналы влияет сама схема или как токовые нагрузки влияют на поведение сигнала. Хотя вы могли бы проработать эти аспекты поведения сигнала вручную, не все являются математиками, и вам потребуются некоторые инструменты для ускорения анализа сложных схем.

Когда у вас есть доступ к мощному механизму моделирования в программе для проектирования схем на этапе проектирования печатной платы, вы можете быстро изучить, как импеданс нагрузки влияет на поведение сигнала в частотной и временной областях. Несколько простых симуляций покажут вам, как нагрузка и ее восходящая цепь изменяют сигнал.

Объединение источников. Рассчитать ток нагрузки и напряжение нагрузки. Рассчитать мощность нагрузки, мощность, генерируемую (или рассеиваемую) каждым источником

\$\начало группы\$

Застрял на этом вопросе. Не уверен, как рассчитать напряжение и мощность на источниках тока.

В вопросе c ток от источников 1A и 3A объединяется в 4A, но я не знаю, как найти напряжение на источниках тока для расчета мощности. Вопрос д тот же.

• напряжение
• мощность
• ток
• источник тока
• источник напряжения

\$\конечная группа\$

1

\$\начало группы\$

Подсказки…

• В сценарии (c) чистый ток в резистивной нагрузке представляет собой сложение двух источников тока
• Вы видите, что будет в сценарии (d)?
• Источник напряжения не имеет никакого отношения к тому, какой ток протекает в нагрузочном резисторе
• Однако источник напряжения будет «в игре» при расчете напряжения на источнике(ах) тока.
• Мощность = вольт x ампер

\$\конечная группа\$

\$\начало группы\$

Проще всего было бы суперпозицией.