Site Loader

Содержание

Зависимость исхода поражения током от величины напряжения, частоты и рода тока, длительности воздействия тока. Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и тока через тело человека. · Ответы на экзаменационные вопросы [БЖД, Павлов, 2019]



Зависимость исхода поражения током от величины напряжения, частоты и рода тока

Величина тока

В нормальных условиях наименьший ток промышленной частоты, который вызывает физиологические ощущения у человека, в среднем равен 1 мА; для постоянного тока эта величина равна 5 мА. Переменный ток промышленной частоты силой в 15 мА и более и постоянный ток силой 60 мА и более способны вызывать явление паралича органов движения и спазмы голосовых связок, при котором становится невозможным самостоятельный отрыв пострадавшего от электродов.

С повышением величины тока опасность поражения увеличивается

Продолжительность воздействия тока

Продолжительное воздействие электрического тока с параметрами, не представлявшими первоначально опасности для организма, может привести к гибели в результате снижения сопротивления тела человека. Первоначально замеренное омическое сопротивление тела человека, составляющее десятки тысяч омов, снижалось под воздействием электрического тока до нескольких сотен омов.

Род тока и частота

Постоянный ток производит в организме термическое и электролитическое действие, а переменный — преимущественно сокращение мышц, сосудов, голосовых связок и т. д. Установлено, что переменный ток напряжением ниже 500 В опаснее равного ему по напряжению постоянного тока, а при увеличении напряжения свыше 500 В увеличивается опасность от воздействия постоянного тока. Среди переменных токов различной частоты наибольшую опасность представляют токи промышленной частоты 40—500 Гц. Токи высокой частоты (500 кГц и выше) безопасны с точки зрения внутренних поражений: они не вызывают электрического удара. Однако они могут вызвать ожог и не менее опасны, чем постоянные или переменные токи промышленной частоты.

Предельно допустимые значения

Ещё немного про влияние тока на исход

Определение зависимости силы тока в колебательном контуре от частоты вы­нуждающей ЭДС

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: определение зависимости силы тока в колебательном контуре от частоты вы­нуждающей ЭДС. Построение резонансных кривых.

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ.

Рассмотрим процессы, протекающие в колебательном контуре (рис. 1), при­соединенном к внешнему источнику, ЭДС которого изменяется по гармоническо­му закону

e(t) = e0

coswt

Обозначим через U напряжение на конденсаторе, а через I – ток в контуре. Согласно второму правилу Кирхгофа сумма напряжений на элементах цепи равна алгебраической сумме ЭДС в контуре:

IR + U = e0coswt + eS   (2.1)

где eS = —LdI/dt – ЭДС самоиндукции, возникающей в катушке с индуктив­ностью L при прохождении в ней пере­менного тока.

Уравнение (2.1) можно записать в виде

IR + U + LdI/dt = e0coswt   (2.2)

Выразим напряжение в конденсаторе через ток:

U = q/C = (1/C) ∫Idt

Здесь q – заряд на конденсаторе.

Подставляя в (2.2) найденное значение напряжения, получим:

IR + (1/C) ∫Idt + LdI/dt = e0coswt

Продифференцируем это выражение по t:

 

Далее будем использовать обозначения, введенные в лабораторной работе №24. Тогда (2.3) примет вид:

 

Полученное уравнение является линейным неоднородным (

b = const, w0 = const) дифференциальным уравнением второго порядка.

Уравнения типа (2.4) описывают поведение широкого класса колебательных систем (электрических, механических и т.п.) под влиянием внешнего гармониче­ского воздействия.

Через некоторое время после включения гармонически изменяющейся ЭДС (t >> 1/b), которое потребуется для полного затухания собственных колебаний, в ко­лебательном контуре устанавливается переменный ток с частотой, равной частоте вынуждающей ЭДС.

Установившиеся колебаний в контуре, независимые от начальных условий, оп­ределяются частным решением уравнения (2.4), которое имеет вид

I = I0*cos(wt — j)   (2.5)

Здесь I0 – амплитудное значение силы тока,

j — угол сдвига фаз между внеш­ней ЭДС и током в цепи.

Подставив (2.5) в (2.4) найдем значения I0 и j:

 

где

 

Формула (2.6), показывающая зависимость амплитуды I0 переменного тока в колебательном контуре от амплитуды e0 вынуждающей ЭДС, аналогична закону Ома для замкнутой цепи постоянного тока. Поэтому величина z называется полным сопротивлением электрической цепи переменного тока (колебательного контура). Оно складывается из активного (омического) сопротивления

R, индуктивного со­противления wL и емкостного сопротивления 1/wC. Как видно из (2.6) амплитуда силы тока в контуре достигает максимального значения при минимальном значе­нии z, т.е. при [wL – 1/wC]2 = 0. При этом полное сопротивление контура мини­мально и равно его активному сопротивлению. В этом случае j = 0, т.е. сила тока совпадает по фазе с вынуждающей ЭДС и равна

Imax

= e0/R   (2.9)

При постоянных значениях L, С независимо от величины активного сопро­тивления контура, амплитуда силы тока достигает максимального значения при одном и том же значении w — циклической частоты вынуждающей ЭДС, называе­мой резонансной, равной

wрез = 1/ÖLC = w0   (2.10)

где w0 — собственная циклическая частота колебательного контура (см. лабо­раторную работу № 6).

Явление резкого возрастания амплитуды вынужденных колебаний при прибли­жении частоты вынуждающей ЭДС к частоте, равной или близкой собственной частоте колебательного контура называется резонансом.

Графическая зависимость амплитуды тока от частоты вынуждающей ЭДС на­зывается резонансной кривой. Чем мень­ше активное сопротивление контура, тем больше амплитуда силы тока при резо­нансе и ярче выражена резонансная кри­вая.

Добротностью контура Q при wрез >> b называют соотношение

Зависимость разрядного напряжения от частоты

9.Влияние твердого диэлектрика на возникновение и развитие заряда вдоль поверхности диэлектрика в сухих условиях: влияние влажности воздуха, материала диэлектрика, формы электрического поля. Влияние поверхностной емкости на возникновение и развитие поверхностного разряда.Для однородного поля
1 – воздух 2 – фарфор 3 – стекло 4 – неплотное прилегание электродов к диэлектрику

Прочность промежутка с диэлектриком меньше чем чисто воздушного промежутка. Это связано с адсорбцией влаги из окружающего воздуха на поверхности диэлектрика, а также с микрозазорами между твердым диэлектриком и электродом. Это создает местное усиление поля на электродах и ослабление в середине.

При неоднородном поле Uр – меньше. При этом Uр меньше там где

Скользящий разряд

Большая нормальная составляющая Эл. поля способствует сближению канала стримера с поверхностью диэлектрика. Каналы стримера имеют бОльшую емкость по отношению к внутреннему (противоположному) электроду, чем в конструкции, где Етау > Ен. Длина канала скользящего разряда:

Где — коэффициент определяемый опытным путем

Если же принять, где d – толщина диэлектрика, и считать значение du/dt постоянным, что в первом приближении соответствует постоянству частоты приложенного напряжения, получим:

Из данной формулы видно, что рост длины изолятора дает относительно малое повышение разрядного напря-жения. Поэтому для увеличения

Разрядных напряжений уменьшают удельную поверхностную емкость путем увеличения диаметра изолятора у фланца, с которого можно ожидать развитие разряда.

10. Развитие разряда вдоль загрязненной и увлажненной поверхности изолятора: условия перекрытия, влияние интенсивности увлажнения, формы поверхности диэлектрика. Перекрытие изолятора под дождем связано с образованием на его поверхности проводящей пленки воды и подсушиванием отдельных участков поверхности изолятора токами утечки, что приводит к образованию частичных дуг и их удлинению. Электрическую прочность гирлянд под дождем принято характеризовать: здесь Uмр – мокроразрядное напряжение гирлянды изоляторов, H – строительная высота одного изолят. Eмр – мокроразрядная напряженность – характеризует эл. прочность гирлянды(колонки). (На мокроразрядное напряжение влияют х-ки дождя – его интенсивность и проводимость, а также форма изолятора.) Сухие загрязнения (у них большое сопротивление) не снижают разрядного напряжения сами по себе. Увлажнение слоя загрязнения же приводит к снижению сопротивления этих участков, а следовательно и изменяет распределение напряжения на поверхности изолятора (загрязнение и увлажнение неоднородно), а поэтому и к уменьшению Up. Механизм перекрытия: по увлажненной поверхности протекают токи утечки, которые нагревают и испаряют воду(загрязнение распределено неравномерно и токи утечки неодинаковы, то нагревание неравномерно. Испарение где I больше, а слой тоньше) => на подсушенных участках возникают частичные дуги(т.к все U к этому участку) => токи утечки возрастают => больше подсушенной поверхности => увеличивается длина дуги => перекрытие. Но тут важно: подсушивание всей поверхности ведет к снижению тока утечки, а увеличение длины частичных дуг – к его росту. Если результатом этого будет уменьшение тока утечки то дуги погаснут, если же ток утечки будет расти – то частичные дуги будут удлиняться и перекроют изолятор. Поэтому перекрытие – случайное событие с определенной вероятностью. Вероятность повышается с увеличением воздействующего напряжения. Из всего видно, что разрядные напряжения изоляторов тем выше, чем меньше ток утечки Iу=U/Rу Для цилиндрического гладкого изолятора диаметром D с толщиной слоя загрязнения Δ и удельным объемным сопротивлением загрязнения r: Rу=rLу/(πΔD) и из предыдущих 2х формул: Iу=UπΔD/(rLу) Следовательно, разрядное напряжение изолятора будет возрастать с увеличением длины пути утечки и уменьшением диаметра изолятора. 11. Изоляция ВЛ, электрооборудования станций и ПС. Типы изоляторов и их конструктивные особенности. Выбор типа и числа изоляторов ЛЭП на подстанции. Выбор длин воздушных изоляционных промежутков на ЛЭП и подстанциях. Изоляторы бывают: опорные (стержневые и штыревые), подвесные(стержневые и тарельчатого типа) и проходные. На опорные изоляторы крепят токоведущие шины или контактные детали. Проходные применяются для изоляции токоведущих частей при прохождении их через стены/потолки, Подвесные – для ЛЭП.
Н – строительная высота; D– диаметр изолятора; LУТ– длина пути утечки;  

Исходя из механической нагрузки (механическая нагрузка по условию: 80 кН) выберем тип изолятора – это ПС120- А ( Буква П- подвесной, С- стеклянный, 120- электромеханическая прочность разрушающая нагрузку, А- модификации (типоразмеры) данного типа изолятора)

kЭ– коэффициент эффективности изолятора, зависит от формы изолятора и показывает эффективность использования длины пути утечки одинарного изолятора; kЭ=1,0+0,5∙(LУ/D-1)


Зависимость скольжения, мощности и вращающего момента асинхронных машин от частоты сети при переходном режиме работы Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

УДК 621.313.333: 621.317.3

ЗАВИСИМОСТЬ СКОЛЬЖЕНИЯ, МОЩНОСТИ И ВРАЩАЮЩЕГО МОМЕНТА АСИНХРОННЫХ МАШИН ОТ ЧАСТОТЫ СЕТИ ПРИ ПЕРЕХОДНОМ РЕЖИМЕ РАБОТЫ

Бекиров Э.А., Воскресенская С.Н., Абибуллаев А.Н.

Физико-технический институт ФГАОУ ВО «КФУ им. В. И. Вернадского»

Симферополь, ул. Киевская, 181, е-mail: [email protected]

Аннотация. Проведен анализ изменения скольжения и вращающего момента асинхронных двигателей при изменении частоты питающей сети. Для асинхронных машин приведены выражения для расчета активной и реактивной мощностей. Уменьшение частоты ведет к уменьшению рабочего скольжения и к росту суммарной реактивной мощности и вращающего электромагнитного момента. Показаны расчетные и экспериментальные данные колебания и биения напряжения в сети при изменении частоты. Также рассмотрено влияние величины скольжения на электромагнитный вращающий момент.

Ключевые слова: асинхронная машина, скольжение, вращающий момент, частота, мощность.

ВВЕДЕНИЕ

Одним из главных условий обеспечения нормальной работы электродвигателей является питание их электроэнергией, параметры которой соответствуют определенным требованиям к ее качеству.

Основные показатели качества электроэнергии (ПКЭ) связаны с такими параметрами, как отклонения частоты и напряжения, колебания напряжения, несинусоидальность и несимметрия напряжения [1]. Напряжение сети, в свою очередь, зависит от реактивной мощности [2, 3] и при ее нехватке возникает необходимость в дополнительном регулировании. Изменение ПКЭ сети приводит к протеканию переходных процессов в асинхронных машинах, которые используются как для генерации электроэнергии, так и в качестве потребителей [4 — 6].

Во избежание длительного нарушения нормальной работы электродвигателей основные ПКЭ не должны выходить за пределы своих нормальных значений, а в послеаварийных режимах — за пределы определенных максимальных значений.

АНАЛИЗ ПУБЛИКАЦИЙ

При протекании переходных процессов в энергосети существенно могут меняться ПКЭ.

Жесткие требования стандарта к отклонениям частоты питающего напряжения обусловлены ее значительным влиянием на режимы работы электрооборудования, ход технологических процессов производства и, как следствие, технико-экономические показатели работы промышленных предприятий. То есть, предприятия терпят убытки, которые могут быть выражены в виде двух составляющих:

— Электромагнитная составляющая ущерба (уменьшение электромагнитной индукции и выработки двигателей) обусловлена увеличением потерь активной мощности в электрических сетях и ростом потребления активной и реактивной мощностей. Известно, что снижение частоты на 1% увеличивает потери в электрических сетях на 2% [7].

— Технологическая составляющая ущерба вызвана в основном недовыпуском промышленными предприятиями своей продукции и стоимостью дополнительного времени работы предприятия для выполнения задания.

Согласно экспертным оценкам значение технологического ущерба на порядок выше электромагнитного. Оборудование любого предприятия должно работать в режиме, способствующем энергосбережению [8 — 10].

Отклонения частоты отрицательно влияют на работу электронной техники: изменение на величину более +0,1 Гц приводит к яркостным геометрическим фоновым искажениям

телевизионного изображения; если ее значение лежит в диапазоне от 49,9 до 49,5 Гц, это влечет за собой почти четырехкратное увеличение допустимого размаха телевизионного сигнала по сравнению со значением новой помехи [11].

Пониженная частота электрической сети влияет на срок службы оборудования, содержащего элементы со сталью (электродвигатели, трансформаторы, реакторы со стальным магнитопроводом), за счет увеличения тока намагничивания в таких аппаратах и дополнительного нагрева стальных сердечников. Например, отклонение частоты влияет на надежность и долговечность работы электродвигателей, а также на их тепловой режим. Кроме того, для асинхронных и синхронных двигателей тепловой режим зависит не только от величины напряжения, но и от степени загрузки.

Анализ работы предприятий с непрерывным циклом производства показал, что большинство основных технологических линий оборудовано механизмами с постоянными и вентиляторными моментами сопротивлений, а их приводами служат асинхронные двигатели. Частота вращения роторов двигателей пропорциональна изменению частоты сети, а производительность технологических линий зависит от частоты вращения двигателя. В связи с этим целесообразно выявить ее влияние на момент и мощность.

Наиболее чувствительны к понижению частоты двигатели собственных нужд электростанций. Результатом такого изменения параметров сети является уменьшение их производительности, что сопровождается снижением располагаемой мощности генераторов и частоты (имеет место лавина частоты) из-за дальнейшего дефицита активной мощности.

Такие электропотребители, как лампы

накаливания, печи сопротивления, дуговые

электрические печи на колебание частоты практически не реагируют.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ

Целью исследования является анализ параметров асинхронных машин при отклонении частоты сети от номинального значения. Задачи

включают: получение зависимостей скорости изменения скольжения и вращающего момента двигателя от частоты; анализ изменения мощности; рассмотрение случаев возникновения колебаний и биений напряжения в энергосистемах при отклонении частоты.

Используемые методы исследований: математический анализ, составление

дифференциальных уравнений, экспериментальные измерения параметров и графические построения. cos W2

(4)

При уменьшении частоты магнитный поток и ток холостого хода 10 увеличиваются, причем ток 10 из-за насыщения стали магнитопровода возрастает быстрее, чем магнитный поток. Уменьшение частоты / на 10% вызывает увеличение тока 10 на 20-30%. Ток 10 является практически реактивным, это приводит к снижению коэффициента мощности двигателя. С увеличением частоты / пропорционально возрастает частота вращения. Магнитный поток Фм уменьшается обратно пропорционально частоте. Согласно формуле (4) это приводит к резкому увеличению тока 12. При неизменном нагрузочном моменте увеличение частоты повышает опасность нарушения устойчивости двигателя, так как снижается максимальный момент двигателя пропорционально квадрату частоты /2.

Характеристики асинхронного двигателя при частотах питающего напряжения, отличающихся от номинального значения, зависят от соотношения между напряжением сети и частотой /1.г, + (х, + С, • х2)2]}

(5)

где ш1 — число фаз в обмотке статора;

= 2 • п • /1/р —

угловая частота вращения магнитного поля

статора;

С1 — коэффициент, равный У1/Е1;

71 — активное сопротивление обмотки статора;

х-

— реактивное сопротивление обмотки

статора;

х2 — реактивное сопротивление обмотки ротора в схеме замещения асинхронного двигателя.

При Сх=1 (для упрощенной схемы замещения с вынесенным получаем

намагничивающим контуром),

М = +

‘ %ах —

тл • U2

{4^/1^+г1 + Уг12 + (х1+х2)2]} ‘

(6)

а пренебрегая величиной 71 ввиду его малого значения, имеем

М

тах —

+

т1 • Ul • р

=+

т

U12 •р

4 • л • • (х1 + х2) 8 • л • /i2 • (L1 + i’2)

=+

C^Uj2

/12

(7)

где С — постоянная величина.

При изменении частоты /1 изменяется максимальный момент, то есть отношение максимального момента Мтиж к нагрузочному моменту Мном. Для устойчивой работы двигателя необходимо обеспечить перегрузочную способность Мтах/Мном > (1,7 — 2).

Характеристики зависимости величины электромагнитного момента в относительных единицах М;/Мном от частоты ротора /2 при различных значениях частоты питающего напряжения /1 и законе регулирования и,//, = const приводятся в литературе [12].

Схемы замещения асинхронного двигателя представлены на рисунке 1.

р

ri jXi

Ui

jXt

а)

jX2

г/ S

P

U,

t-

jXs

/YYV

jX,

б)

г/ s

H

Рис.,

(12)

то при подстановке (11) в (12) получаем после преобразований

и, = —

Б +]’х—)

(Г1+]х1) +

2/Б+](Х2 +

,(13)

(Ш0-Ш2)

где 5 =- — скольжение ротора

ш0

асинхронного двигателя относительно поля статора, вращающегося с угловой скоростью ш0.

Выражение (10) можно получить их схемы замещения (рис. 1, а), пользуясь соотношением

шо • Мэл = 1р-—. (14)

Пренебрегая активным сопротивлением обмотки статора (г-1) вследствие его малого значения, выражение электромагнитного момента приобретает вид

М =— •

ГпБ

ш0 (Х1 + х—С1)2б2 + с—г— ‘ (15)

Максимум характеристики Мэл = [(б) наступает при скольжении, равном критическому

(16)

Р Х-1 + Х2С1

и определяется выражением

и— 1

М = ——

элтах щ 2С1(Х1 + Х2С1) ‘

Для рисунка 1, б

х5 =Х1+ х2, (18) Ъ

, (19)

(17)

М.

_ щ 1

эл.тах _ „ • ‘

ш0 2Х8

(20)

При ш0 = 2п[1; хБ = 2п[Ь

Мч

8п2[2Ь

(21)

Уменьшение частоты ведет к увеличению Мэлтах, к уменьшению рабочего скольжения и к росту суммарной реактивной мощности.

2

2

с

и?

Частота вращающегося магнитного поля в статоре зависит от частоты питающего напряжения

сети. На рисунке 2 показана зависимость частоты вращения поля статора от частоты напряжения сети.

n1 1600 1500 1400 1300 1200 1100 1000

38

40

42

44

46

48

50

f1, Гц

Рис. 2. Зависимость частоты вращающегося магнитного поля статора ni от частоты /, напряжения сети Fig. 2. Dependence of the frequency of rotating magnetic field of the stator ni on the frequency /, of the network voltage

Скольжение асинхронной машины, работающей в режиме двигателя, изменяется от нуля до единицы. A/ /i /1 /1

(23)

Найдем производную скольжения s по частоте /,

ds d/

‘(i-Af) 1

d/

/12

(24)

Из уравнения (24) видно, что скорость изменения скольжения при изменении частоты имеет обратно пропорциональную квадратичную зависимость. Построим график данной зависимости (рисунок 3).

ds/df 0,00073 0,00068 0,00063 0,00058 0,00053 0,00048 0,00043 0,00038

38

40

42

44

46

48

50

f1

Рис. — индуктивное сопротивление заторможенного ротора.

Реактивное сопротивление обмотки ротора

х2 = • L2 = 2ro?/1L2 = s • x2fc

(27)

и при 5 = 0, Мэл = 0; при 5 = 1, Мэл = Мпуск; при 5 = 5кр, Мэл = Мтах.

Чтобы определить максимальный момент, продифференцируем вращающий момент Мэм, описываемый выражением (26), по скольжению 5 и приравняем результат к нулю

dM

d5

3 2

■у • ‘ -у . ‘V

12__’ 2 Х2У

ЭЛ — г ц2 54

= °Ми1

2

(G2)2+xb)

(28)

Так как скольжение sk = то

* I2K

Mmai = «

1

2 x

(29)

Величина максимального вращающего момента не зависит от активного сопротивления цепи ротора, при этом при увеличении активного

сопротивления максимальный вращающий момент будет смещаться в область больших скольжений. С уменьшением частоты сети /1 будет увеличиваться критическое скольжение, максимальный вращающий момент также будет смещаться в область больших скольжений.

Из формулы (25) видно, что для регулирования частоты вращения асинхронного двигателя можно изменять частоту питающего напряжения (использование частотных преобразователей).

Мощность асинхронного двигателя напрямую зависит от вращающего момента, следовательно, с увеличением вращающего момента будет расти и мощность. В двигательном режиме максимальный момент существенно снижается при уменьшении частоты ввиду возрастающего влияния падения напряжения на активное сопротивление статора, что приводит к уменьшению э.д.с. Е1 и магнитного потока двигателя. В генераторном режиме максимальный момент с понижением частоты возрастает, при этом магнитный поток машины увеличивается. Такие явления в генераторном режиме нежелательны, так как при малых частотах резко возрастает электромагнитный момент, что может привести к поломке вала машины.

Рассмотрим активные и реактивные мощности асинхронной машины. На рисунке 4 приведена эквивалентная схема замещения.

Рис. 4. Эквивалентная схема замещения при расчете мощностей Fig 4. Equivalent chart of substitution at the calculation of powers

Реактивная мощность

выражениями:

Г Çad = ÇM + çs ;

y2

определяется

(30)

Çs = 3 • /s • xs ,

где Çad — суммарная реактивная мощность;

— мощность, связанная с намагничивающим

током;

— мощность от полей рассеяния в статоре и

роторе;

— ток холостого хода.•s2

п = 3 • I2 • х = —1—

VS j ‘S AS г)2 i 7 7 ‘

R2 + x2 • s2

следовательно, s

Qs = Pad~ .

S,

(32)

(33)

кр

Активная и реактивная мощности асинхронной машины зависят от изменения частоты питающего напряжения. Снижение частоты уменьшает рабочее

скольжение, увеличивается суммарная реактивная мощность.

При генерации электрической энергии в общую энергосистему необходимо обеспечивать требования качества электрической энергии по

напряжению UreH — ^энергосети; freH fceju> фген

фсети. При несоблюдении этих условий в электроэнергетической системе могут возникать модулированные колебания (рис. 5) и даже биения (рис. 6). Графики приведены для функции f = U1 sinш1Ь + U1 sinш21. Причем на рис. 5 синусоида с напряжением U1 = 380 В и частотами 50 Гц и 49 Гц, а на рис. 6 синусоида с аналогичным напряжением, но частотами 50 Гц и 45 Гц.

Рис. 5. Возникновение модулированных колебаний при изменении частоты Fig. 5. Origin of the modulated vibrations at the change of frequency

Рис. 6. Возникновение биений при изменении частоты Fig. 6. Origin of beatings at the change of frequency

Электроэнергетические службы,

обеспечивающие работу энергосистем с соблюдением требуемых нормативных данных по качеству электрической энергии, внимательно следят за изменением характеристик при подключении электрогенерирующих устройств и станций к общей системе, так как они могут генерировать напряжение с отличающимися частотами и фазами. При отключениях в общей энергосистеме частота напряжений малых генерирующих станций уменьшается и может падать до 38 Гц и ниже, при этом энергоагрегаты либо переводятся на электропитание собственных нужд, либо в худшем случае выходят из строя.

На рисунке 7 показаны биения напряжений и токов на энергоагрегатах генерирующей станции в Крыму. При аварийных режимах необходимо их

отключение либо автоматическое частотное регулирование

Частота в первый момент времени составила 46,97 Гц, а затем продолжила снижаться и в течение 1,6 секунды достигла критического значения 38,07 Гц. При этом напряжение так же снизилось. Так как при подобных условиях невозможно было провести регулировку, то это привело к отключению энергоблока.

Для обеспечения лучшего качества электрической энергии необходима

энергонезависимость Крыма, так как любые аварии на достаточно протяженном маршруте передачи электроэнергии приведут к возникновению модуляций. Крым почти на 80% обеспечивается за счет внешних мощностей. Это приводит к тому, что на настоящий момент нет собственных

электростанций, способных обеспечить потребителей от энергосистемы для стабилизации

балансирование по частоте. Таким образом, в работы. аварийных ситуациях потребуется отключение

Файл:RECON492.206 Объект:SIM_TEC рекон 492 дата процесса: 03/12/2014 время процесса:08:31:54.597 с

Рис. 7. Биения напряжений и токов на энергоагрегатах генерирующей станции

Fig. 7. Beatings of voltages and currents on the power unit of the generating station

ВЫВОДЫ

Таким образом, в работе получены зависимости скорости изменения скольжения и вращающего момента асинхронного двигателя при изменении частоты питающей сети, приведены выражения для расчета мощности асинхронных машин. Активная и реактивная мощности зависят от частоты питающего напряжения по следующему алгоритму: снижение приводит к уменьшению рабочего скольжения, увеличению суммарной реактивной мощности и момента вращения. При переходных процессах колебания и биения напряжения могут привести к необходимости отключения энергоагрегатов от сети.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Семёнов А.С., Матул Г.А., Хазиев Р.Р., Шевчук В.А., Черенков Н.С. Анализ показателей качества электрической энергии при работе асинхронного двигателя от трёхфазного источника

питания // Фундаментальные исследования. 2014. № 9-6. С. 1210 — 1215.

2. Филюшов Ю.П., Филюшов В.Ю. Управление асинхронной машиной в условиях минимума реактивной мощности // Электротехника. 2014. № 2. С. 15 — 20.

3. Симаков Г.М., Филюшов Ю.П. Управление асинхронной машиной тягового электропривода в условиях минимизации реактивной мощности // Вестник транспорта Поволжья. 2015. № 2 (50). С. 39 — 46.

4. Лустенберг Г.Е. Расчет электромеханических переходных процессов в трехфазной асинхронной машине с применением свободного программного обеспечения // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2013. Т. 1. С. 259 — 263.

5. Ким К.И., Ким К.К. Переходные процессы в асинхронной машине. Санкт-Петербург: Издательство ОМ-Пресс, 2013. 90 с.

6. Христосенков С.А., Чуйко А.Д. Исследование переходных процессов протекающих в асинхронной машине // Транспортная инфраструктура Сибирского региона. 2015. Т. 2. С. 421 — 425.

7. Астахов Ю.Н., Веников В.А., Ежков В.В. Электроэнергетические системы в примерах и

иллюстрациях. Учебное пособие для вузов / под ред. В.А. Веникова. М.: Энергоатомиздат, 1983. 504 с.

8. Дейнего В., Дуюнов Д., Иванов В. Повышение энергоэффективности асинхронных двигателей вторичного рынка как способ энергосбережения // Электрик. 2015. № 5. С. 30 — 35.

9. Цопа Н.В., Малахова В.В., Ковальская Л.С. О необходимости нормативного регулирования современной энергосберегающей политики в строительном комплексе // Строительство и техногенная безопасность. 2017. № 6 (58). С. 91 — 98.

10. Цопа Н. Особенности управления энергосбережением в инвестицонно-строительном комплексе // Строительство и техногенная безопасность. 2016. № 2 (54). С. 54 — 59.

11. Вольдек А.И. Электрические машины. Учебник для студентов ВТУЗ. Изд. 2-е, перераб. и доп. — Л.: Энергия, 1974. — 840 с.

12. Брускин Д.Э., Зорохович А.Е., Хвостов В.С. Электрические машины и микромашины. Учебник для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Высшая школа, 1981. 432 с.

REFERENCES

1. Semyonov A.S., Matul G.A., Haziev R.R., Shevchuk V.A., Cherenkov N.S. Analysis of the quality of electrical energy during the operation of an induction motor from a three-phase power source. Fundamental’nye issledovaniya. 2014. No. 9-6, рр. 1210 — 1215. (In Russian).

2. Filyushov Yu.P., Filyushov V.Yu. Control of an asynchronous machine in conditions of minimum reactive power. Ehlektrotekhnika. 2014. No. 2, pp. 15 -20. (In Russian).

3. Simakov G.M., Filyushov Yu.P. Control of an asynchronous machine of traction electric drive in conditions of minimizing reactive power. Vestnik transporta Povolzh’ya. 2015. No. 2 (50), pp. 39 — 46. (In Russian).

4. Lustenberg G.E. Calculation of electromechanical transients in a three-phase asynchronous machine using free software. Transportnaya infrastruktura Sibirskogo regiona. 2013. No. 1, pp. 259 — 263. (In Russian).

5. Kim K.I., Kim K.K. Perekhodnye processy v asinhronnoj mashine [Transients in an asynchronous machine]. St. Petersburg: Izdatel’stvo OM-Press. 2013. 90 p.

6. Hristosenkov S.A., CHujko A.D. Investigation of transients in an asynchronous machine. Transportnaya infrastruktura Sibirskogo regiona. 2015. No. 2, pp. 421

— 425. (In Russian).

7. Astahov YU.N., Venikov V.A., Ezhkov V.V. EHlektroehnergeticheskie sistemy v primerah i illyustraciyah. Uchebnoe posobie dlya vuzov [Electric power systems in examples and illustrations. Textbook for high schools] / red. V.A. Venikov. Moscow: EHnergoatomizdat. 1983. 504 p.

8. Dejnego V., Dujunov D., Ivanov V. Increase of the energoefficiency of asynchronous engines of the second market as method of energy-savings. Jelektrik. 2015, No. 5, pp. 30 — 35. (in Russian).

9. Copa N.V., Malahova V.V., Koval’skaya L.S. On the need for regulatory regulation of modern energy-saving policies in the construction sector. Stroitel’stvo i tekhnogennaya bezopasnost’. 2017. No. 6 (58), pp. 91 -98. (in Russian).

10. Copa N. Features of energy saving management in the investment and construction complex. Stroitel’stvo i tekhnogennaya bezopasnost’. 2016. No. 2 (54), pp. 54

— 59. (in Russian).

11. Vol’dek A.I. EHlektricheskie mashiny. Uchebnik dlya studentov VTUZ [Electric machine. A textbook for students of technical colleges]. — EHnergiya. 1974. 840 p.

12. Bruskin D.Eh., Zorohovich A.E., Hvostov V.S. EHlektricheskie mashiny i mikromashiny. Uchebnik dlya vuzov { Electric machines and micromachines. Textbook for universities]. Moscow: Vysshaya shkola, 1981. 432 p.

DEPENDENCE OF SLIDING, POWER, AND ROTATING MOMENT OF ASYNCHRONOUS MACHINES FROM THE NETWORK FREQUENCY IN TRANSITION MODE OF OPERATION

Bekirov E.A., Voskresenskaya S.N.,. Abibullaev A.N

Summary The analysis of the sliding and rotating moment changes of asynchronous motors at the change of the supply network frequency is carried out. For asynchronous machines, expressions for the calculation of active and reactive power are given. The decrease in frequency leads to a decrease in the working sliding and to an increase in the total reactive power and rotating moment. The calculated and experimental data of the voltage fluctuation and beating in the network at the frequency change are shown. The effect of the sliding magnitude on the electromagnetic rotating moment is also considered.

Key words: asynchronous machine, sliding, rotating moment, frequency, power.

График зависимости тока от частоты

Частота электрического тока выступает одним из параметров качества электроэнергии и основной характеристикой режима энергосистемы. Количественно частота в энергосети равна количеству периодов в секунду. Изменение частоты в сети влияет на функционирование и, соответственно, производительность работы потребителей. Также свое влияние оказывает отклонение частоты на работу всей энергосистемы.

Нормируемые требования к показателям

В РФ требования к качеству работы энергосистемы стандартизированы.

В соответствии с ГОСТ 13109-97 частота в энергосистеме должна непрерывно поддерживаться на уровне f = 50 ± 0,2 Гц, при этом допускается кратковременное отклонение частоты до значения ∆f = 0,4 Гц.

Анализируя зависимость силы тока от частоты, можно сделать вывод, что если подключаемая нагрузка имеет чисто активный характер (к примеру, резистор), то в широком диапазоне сила тока от частоты иметь зависимость не будет. В случае достаточно высоких частот, когда индуктивность и ёмкость подключаемой нагрузки будут характеризоваться сопротивлением, сравнимым с активным, то сила тока будет иметь определенную зависимость от частоты.

Другими словами, при варьировании частоты тока происходит изменение ёмкостного сопротивления, изменение которого, в свою очередь, приводит к изменению тока, протекающего по цепи.

То есть при повышении частоты, снижается ёмкостное сопротивление, и повышается ток, протекающий по цепи.

Математическое выражение зависимости будет иметь следующий вид: I = UCω;

Зависимость при учете активного сопротивления будет определяться следующим выражением: I (ω) = UCω √(R2 • C2 • ω2 + 1).

Влияние частоты тока на электроприборы

Далее рассмотрим влияние частоты электрического тока. Увеличение частоты до сравнительно невысоких величин (1 — 10 тыс. Гц), обычно является следствием исключительно повышения номинальной мощности электроаппаратуры, поскольку таким образом возрастает проводимость газовых промежутков. Для измерения частоты в системе используют частотомеры.

Паровая турбина разрабатываются и создаются таким образом, чтобы при номинальной скорости вращения (частоте) обеспечивалась максимальная выходная мощность на валу. При этом уменьшение номинальной частоты является следствием возникновения потерь на удар пара о лопатки с единовременным повышением момента вращения, а повышение частоты — к снижению момента вращения.

Таким образом, наиболее экономичный режим работы достигается при оптимальной частоте.

Помимо этого, работа на пониженных частотах приводит к ускоренному износу рабочих лопаток и прочих частей и механизмов. Снижение частоты оказывает влияние на расход на собственные нужды станций.

класс 11 «Б», ОПШМТ № 11, г. Павлодар

Гордова Наталья Владимировна

научный руководитель, преподаватель физики, ОПШМТ № 11, г. Павлодар

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Интерес, проявляемый в настоящее время к колебатель­ным процессам, весьма широк и далеко выходит за пределы изучения качаний маятника, как это было в начале XVII века, когда ученые только начали интересоваться колебаниями.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
По современным представлениям науки звуковые, тепловые, световые, электромагнитные явления, т. е. важнейшие фи­зические процессы окружающего нас мира, являются раз­личными видами колебаний. Они играют исключительную роль в таких веду­щих отраслях техники, как электричество и радио.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Выработка, передача и потребление электрической энергии, телефония, телеграфия, радиовещание, радиолокация — все эти важные и сложные отрасли техники основаны на использовании электрических и электромагнитных колебаний.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Среди различных колебательных систем особое место занимают электромагнитные системы, при которых электрические величины (токи, заряды) периодически изменяются и которые сопровождаются взаимными превращениями электрического и магнитного полей.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний используется колебательный контур. Колебательный контур — это электрическая цепь, состоящая из последовательно включенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора. Именно такой колебательный контур нашел широкое применение в радиоаппаратуре.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Цель данной работы — исследовать механизм электромагнитных колебаний в RLC контуре на примере его компьютерной модели и подтвердить теоретические выводы, используя реальный RLC-контур, на практике.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Для этого необходимо решить следующие задачи:

0cm;margin-left:7.1pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:
21.25pt;line-height:150%;text-autospace:none»>
· исследовать компьютерную модель RLC-контура в программе «Открытая физика», найти резонансную частоту контура, на резонансной частоте исследовать зависимость добротности контура от сопротивления, построить графики.

0cm;margin-left:7.1pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:
21.25pt;line-height:150%;text-autospace:none»>
· исследовать реальный RLC-контур с использованием компьютерной программы «Audiotester», а в качестве генератора частоты — звуковую плату компьютера. Также найти резонансную частоту контура, на резонансной частоте исследовать зависимость добротности контура от сопротивления и построить графики.

0cm;margin-left:7.1pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:
21.25pt;line-height:150%;text-autospace:none»>
· сделать выводы о совпадении теоретических и практических результатов.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Новизна данной работы заключается в том, что в практической части используется компьютер, звуковая плата которого заменяет генератор переменной частоты и вольтметр переменного напряжения. Для управления звуковой платой и обработки информации применяется специальная программа «Audiotester».

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%;text-autospace:none»>
1. Основные положения

line-height:150%»>
Процессы, возникающие в электрических цепях под действием внешнего периодического источника тока, называются вынужденными колебаниями. Вынужденные колебания, в отличие от собственных колебаний в электрических цепях, являются незатухающими. Периодический внешний источник обеспечивает приток энергии к системе и не дает колебаниям затухать, несмотря на наличие неизбежных потерь.

line-height:150%»>
Особый интерес представляет случай, когда внешний источник, напряжение которого изменяется по гармоническому закону с частотой W, включен в электрическую цепь, способную совершать собственные свободные колебания на некоторой частоте W.

line-height:150%»>
Если частота W свободных колебаний определяется параметрами электрической цепи, то установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте W внешнего источника.

line-height:150%»>
Явление возрастания амплитуды колебаний тока при совпадении частоты W внешнего источника с собственной частотой W электрической цепи называется электрическим резонансом. При последовательном резонансе (W = W) амплитуды UCи UL напряжений на конденсаторе и катушке резко возрастают.

line-height:150%»>
Существует понятие добротности RLC-контура. Она равна отношению амплитуды напряжения на конденсаторе Uc к амплитуде напряжения генератора U: Q = Uc/U.

line-height:150%»>
На рисунке изображен последовательный колебательный контур, то есть RLC-цепь, в которую включен источник тока, напряжение которого изменяется по периодическому закону (рисунок 1):

line-height:150%»>
e(t) = cos ωt,

где: — амплитуда,

line-height:150%»>
ω — круговая частота.

line-height:150%»>

Рисунок 1. Вынужденные колебания в контуре.

line-height:150%»>
2. Исследование компьютерной модели RLC-контура.

Изучим механизм возникновения вынужденных электрических колебаний и вхождения системы в резонанс; определим зависимость тока в контуре от частоты генератора. Для этого будем использовать программу «Открытая физика 1.1» [1, c. 135] .

150%»>
Запустим на компьютере модель RLC-контура. Появившееся окно эксперимента разбито на несколько частей (рисунок 2). В левой верхней части окна изображена электрическая схема контура. В правой верхней части окна расположена резонансная кривая контура. В левой нижней части находятся движки изменения сопротивления, индуктивности, емкости контура и частоты колебаний генератора. В правой нижней части окна показана векторная диаграмма напряжений и тока в элементах контура. Кнопки вверху слева вызывают звуковое сопровождение, документ с теоретической частью и справочную информацию.

line-height:150%»>
В компьютерной модели можно изменять параметры RLC-контура, а также частоту W внешнего источника. При изменении параметров на дисплее высвечивается новая резонансная кривая, на которой точкой отмечается результат компьютерного эксперимента. Одновременно высвечивается векторная диаграмма, на которой с помощью векторов изображаются колебания тока и напряжений на элементах цепи.

150%»>
Выбираем значения параметров RLC-контура: С=50 мкФ, R=1 Ом, L=2 мГн.

150%»>
Рассчитаем собственную циклическую частоту Wo , собственную частоту fo контура и добротность Q.

Wo = 1/, fo = Wo/(2*П), Q = Uc/U.

150%»>
Получаем: Wo = 3162 с-¹, fo= 503,5 Гц , Q = 1,24

150%»>
В состоянии резонанса будем увеличивать сопротивление R и отслежи-вать значение добротности контура Q на экране. Данные заносим в таблицу 1.

класс 11 «Б», ОПШМТ № 11, г. Павлодар

Гордова Наталья Владимировна

научный руководитель, преподаватель физики, ОПШМТ № 11, г. Павлодар

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Интерес, проявляемый в настоящее время к колебатель­ным процессам, весьма широк и далеко выходит за пределы изучения качаний маятника, как это было в начале XVII века, когда ученые только начали интересоваться колебаниями.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
По современным представлениям науки звуковые, тепловые, световые, электромагнитные явления, т. е. важнейшие фи­зические процессы окружающего нас мира, являются раз­личными видами колебаний. Они играют исключительную роль в таких веду­щих отраслях техники, как электричество и радио.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Выработка, передача и потребление электрической энергии, телефония, телеграфия, радиовещание, радиолокация — все эти важные и сложные отрасли техники основаны на использовании электрических и электромагнитных колебаний.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Среди различных колебательных систем особое место занимают электромагнитные системы, при которых электрические величины (токи, заряды) периодически изменяются и которые сопровождаются взаимными превращениями электрического и магнитного полей.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Для возбуждения и поддержания электромагнитных колебаний используется колебательный контур. Колебательный контур — это электрическая цепь, состоящая из последовательно включенных резистора, катушки индуктивности и конденсатора. Именно такой колебательный контур нашел широкое применение в радиоаппаратуре.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Цель данной работы — исследовать механизм электромагнитных колебаний в RLC контуре на примере его компьютерной модели и подтвердить теоретические выводы, используя реальный RLC-контур, на практике.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Для этого необходимо решить следующие задачи:

0cm;margin-left:7.1pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:
21.25pt;line-height:150%;text-autospace:none»>
· исследовать компьютерную модель RLC-контура в программе «Открытая физика», найти резонансную частоту контура, на резонансной частоте исследовать зависимость добротности контура от сопротивления, построить графики.

0cm;margin-left:7.1pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:
21.25pt;line-height:150%;text-autospace:none»>
· исследовать реальный RLC-контур с использованием компьютерной программы «Audiotester», а в качестве генератора частоты — звуковую плату компьютера. Также найти резонансную частоту контура, на резонансной частоте исследовать зависимость добротности контура от сопротивления и построить графики.

0cm;margin-left:7.1pt;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:
21.25pt;line-height:150%;text-autospace:none»>
· сделать выводы о совпадении теоретических и практических результатов.

1.0cm;line-height:150%;text-autospace:none»>
Новизна данной работы заключается в том, что в практической части используется компьютер, звуковая плата которого заменяет генератор переменной частоты и вольтметр переменного напряжения. Для управления звуковой платой и обработки информации применяется специальная программа «Audiotester».

0cm;margin-left:0cm;margin-bottom:.0001pt;text-align:justify;text-indent:1.0cm;
line-height:150%;text-autospace:none»>
1. Основные положения

line-height:150%»>
Процессы, возникающие в электрических цепях под действием внешнего периодического источника тока, называются вынужденными колебаниями. Вынужденные колебания, в отличие от собственных колебаний в электрических цепях, являются незатухающими. Периодический внешний источник обеспечивает приток энергии к системе и не дает колебаниям затухать, несмотря на наличие неизбежных потерь.

line-height:150%»>
Особый интерес представляет случай, когда внешний источник, напряжение которого изменяется по гармоническому закону с частотой W, включен в электрическую цепь, способную совершать собственные свободные колебания на некоторой частоте W.

line-height:150%»>
Если частота W свободных колебаний определяется параметрами электрической цепи, то установившиеся вынужденные колебания всегда происходят на частоте W внешнего источника.

line-height:150%»>
Явление возрастания амплитуды колебаний тока при совпадении частоты W внешнего источника с собственной частотой W электрической цепи называется электрическим резонансом. При последовательном резонансе (W = W) амплитуды UCи UL напряжений на конденсаторе и катушке резко возрастают.

line-height:150%»>
Существует понятие добротности RLC-контура. Она равна отношению амплитуды напряжения на конденсаторе Uc к амплитуде напряжения генератора U: Q = Uc/U.

line-height:150%»>
На рисунке изображен последовательный колебательный контур, то есть RLC-цепь, в которую включен источник тока, напряжение которого изменяется по периодическому закону (рисунок 1):

line-height:150%»>
e(t) = cos ωt,

где: — амплитуда,

line-height:150%»>
ω — круговая частота.

line-height:150%»>

Рисунок 1. Вынужденные колебания в контуре.

line-height:150%»>
2. Исследование компьютерной модели RLC-контура.

Изучим механизм возникновения вынужденных электрических колебаний и вхождения системы в резонанс; определим зависимость тока в контуре от частоты генератора. Для этого будем использовать программу «Открытая физика 1.1» [1, c. 135] .

150%»>
Запустим на компьютере модель RLC-контура. Появившееся окно эксперимента разбито на несколько частей (рисунок 2). В левой верхней части окна изображена электрическая схема контура. В правой верхней части окна расположена резонансная кривая контура. В левой нижней части находятся движки изменения сопротивления, индуктивности, емкости контура и частоты колебаний генератора. В правой нижней части окна показана векторная диаграмма напряжений и тока в элементах контура. Кнопки вверху слева вызывают звуковое сопровождение, документ с теоретической частью и справочную информацию.

line-height:150%»>
В компьютерной модели можно изменять параметры RLC-контура, а также частоту W внешнего источника. При изменении параметров на дисплее высвечивается новая резонансная кривая, на которой точкой отмечается результат компьютерного эксперимента. Одновременно высвечивается векторная диаграмма, на которой с помощью векторов изображаются колебания тока и напряжений на элементах цепи.

150%»>
Выбираем значения параметров RLC-контура: С=50 мкФ, R=1 Ом, L=2 мГн.

150%»>
Рассчитаем собственную циклическую частоту Wo , собственную частоту fo контура и добротность Q.

Wo = 1/, fo = Wo/(2*П), Q = Uc/U.

150%»>
Получаем: Wo = 3162 с-¹, fo= 503,5 Гц , Q = 1,24

150%»>
В состоянии резонанса будем увеличивать сопротивление R и отслежи-вать значение добротности контура Q на экране. Данные заносим в таблицу 1.

Порядок измерения частоты | Fluke

Цепи и оборудование могут быть предназначены для работы с постоянной или переменной частотой. Работа при частоте, которая отличается от указанной, может привести к неправильному функционированию.

Например, двигатель переменного тока, рассчитанный на работу при 60 Гц, работает медленнее при частоте ниже 60 Гц или быстрее при частоте выше 60 Гц. Для двигателей переменного тока любое изменение частоты приводит к пропорциональному изменению частоты вращения двигателя. Снижение частоты на пять процентов приводит к снижению частоты вращения двигателя на пять процентов.

На некоторых цифровых мультиметрах предусмотрены дополнительные режимы измерения частоты:

  • Режим частотомера: измерение частоты сигналов переменного тока. Этот режим можно использовать для измерения частоты при поиске и устранении неисправностей электрического и электронного оборудования.
  • Режим регистрации значений MIN/MAX (МИН./МАКС.): позволяет записывать результаты измерения частоты за определенный период. Аналогичным образом можно записывать результаты измерения напряжения, тока и сопротивления.
  • Режим автоматического выбора диапазона: автоматический выбор диапазона измерения частоты. Если частота измеряемого напряжения выходит за пределы диапазона измерения, цифровой мультиметр не сможет отобразить точный результат измерения. Диапазоны измерения частоты см. в руководстве по эксплуатации

Цифровые мультиметры с символом частоты на регуляторе

  1. Переведите регулятор в положение Hz.
    • Этот символ на регуляторе часто совмещен с символом одной или нескольких функций.
    • На некоторых измерительных приборах для измерения частоты используется вспомогательная функция, для включения которой нужно нажать на кнопку и перевести поворотный переключатель в положение ac (переменный ток) или dc (постоянный ток).
  2. Сначала вставьте черный измерительный провод в разъем «COM».
  3. Затем вставьте красный провод в разъем «V Ω».
    • По завершении измерения отсоедините провода в обратном порядке: сначала красный, затем черный.
  4. Сначала подсоедините черный измерительный провод, затем — красный измерительный провод.
    • По завершении измерения отсоедините провода в обратном порядке: сначала красный, затем черный.
  5. Прочитайте результат измерения на экране.
    • Справа от показания должна появиться надпись Hz.

Цифровой мультиметр с кнопкой частоты

  1. Переведите регулятор в положение напряжения переменного тока (). Если напряжение в цепи неизвестно, выберите диапазон с максимальным значением напряжения.
    • Большинство цифровых мультиметров по умолчанию работают в режиме автоматического выбора диапазона, автоматически выбирая диапазон измерений в зависимости от текущего напряжения.
  2. Сначала вставьте черный измерительный провод в разъем «COM».
  3. Затем вставьте красный провод в разъем «V Ω».
  4. Подсоедините измерительные провода к цепи.
    • Положение измерительных проводов произвольное.
    • По завершении измерения отсоедините провода в обратном порядке: сначала красный, затем черный.
  5. Прочитайте показание напряжения на экране.
  6. Не отключая мультиметр от цепи, нажмите кнопку измерения частоты Hz.
  7. Считайте значение частоты на экране.
    • На экране справа от результата измерения должен появиться символ Hz.

Рекомендации по измерениям частоты

В некоторых цепях точное измерение частоты невозможно из-за достаточно сильных искажений. Пример. Частотно-регулируемые приводы (ЧРП) переменного тока могут искажать частоту.

Для получения точных показаний при проверке ЧРП рекомендуется использовать функцию фильтра нижних частот при измерении напряжения переменного тока () ac V (). На измерительных приборах без функции переведите регулятор в положение измерения напряжения постоянного тока, затем снова нажмите кнопку измерения частоты Hz, чтобы измерить частоту в этом режиме. Если прибор позволяет измерять отдельные частоты, при изменении диапазона можно компенсировать шум.

Ссылка: Digital Multimeter Principles by Glen A. Mazur, American Technical Publishers.

Подберите подходящий мультиметр

8. Зависимость сопротивления тела человека от частоты и величины напряжения

Зависимость можно представить гиперболической зависимостью, по оси х – частота, по оси y– полное сопротивление тела человекаz, чем больше частота тока, тем меньшее сопротивление току оказывает тело, т.е сопротивление с увеличением частоты – падает доrв.

Zт= 2zн+rв – сопротивление тела человека.

С ростом частоты и из-за уменьшения Xc= 1/wc, сопротивление тела падает. И на частоте свыше 1 кГц становится равнымrв

9. Время протекания тока через тело человека. Какие явления наблюдаются при длительном протекании тока.

При длительном протекании тока, наблюдается увеличение тока:

— из-за снижения сопротивления тела (нагрев, потоотделение)

— накопление физиологических воздействий последствий действий тока на организм

— повышается вероятность совпадения момента прохождения тока с фазой Т кардиоцикла (сердечный ритм, как в фильмах про скорую помощь между соседними сокращениями сердца скачек Т).

Фаза Т – заключительная часть (сокращение желудочков, выброс крови). Наиболее уязвимое воздействие электрического тока. Длительность фазы Т примерно равна 0,2 сек.

При кратковременном протекании тока вероятность совпадения его с фазой Т – мала. Если время протекания тока превышает длительность кардиоцикла (0,75- 1с ) вероятность совпадения с фазой Т и вероятность поражения – возрастает.

10. Род и частота тока. Особенности воздействия постоянного и переменного тока на человека.

При напряжении до 500В действие переменного тока – более опасно. Считается, что напряжение 120 В = тока эквивалентно ~40 В. При напряжении выше 500 В эти различия не наблюдаются.

Наиболее неблагополучным является промышленный ток частотой 50 Гц. Зависимость величины неотпускающего тока от частоты, при частоте 50Гц – минимальный.

11. Двухполюсное прикосновение к твч в трехфазной и однофазной сети. Величина тока через человека в однофазной сети в зависимости от сопротивления наружного слоя кожи.

При двухполюсном подключении к трехфазной сети, токи опасны получением ожогов при протекании через тело или при воздействии дуги. При однофазном двухполюсном подключении человека к сети формула тока через человека – Iч =Uф/Rч.2, гдеS– площадь полусферы, аx- это расстояние от точки заземления до определенного места.

Плотность тока:

б=Iз/S

Потенциал ф = Iз*р(ро)/2пx, где р(ро) – удельное сопротивление почвы Ом/см.

Распределение потенциала подчиняется гиперболическому закону, на расстоянии один метр от точки замыкания потенциал уменьшается до 70%, а при х=10м потенциал составляет 8%, при х=20м, фи примерно равно 0.

14. Замыкание на корпус в электроустановке (определение). Потенциал корпуса заземленной ЭУ в случае соединения ТВЧ с корпусом. Распределение потенциалов на поверхности земли в результате стекания тока с заземлителя.

Это случайное соединение человека с корпусом ЭУ в результате механических повреждений, нарушения изоляции и т.д.

При замыкании ТВЧ на заземленный корпус оказывается под потенциалом (фи).

Напряжение прикосновения Uпр – это напряжение между двумя точками цепи тока к которому одновременно прикасается человек.

Если человек прикасается к корпусу заземленной ЭУ и находится на расстоянии х от заземления тогда Uпр = (фи(з)-фи(х))*альфа, где альфа – это коэффициент учитывающий особенности растекания тока с тела человека (сопротивление обуви, пола и пр). На рисунке изображены на каком-то расстоянии друг от друга две электроустановки, обе подключены к заземлителю в зависимости от расстояния между точкой соединия ТВЧ с землей будет увеличиваться – разность потенциалов, таким образом – большая разность будет у самой дальней ЭУ.

15. Напряжение прикосновения при замыкании ТВЧ на корпус ЭУ (определение). Зависимость напряжения прикосновения от места расположения заземлителя и человека.

Напряжение прикосновения Uпр – это напряжение между двумя точками цепи тока к которому одновременно прикасается человек.

Если человек прикасается к корпусу заземленной ЭУ и находится на расстоянии х от заземления тогда Uпр = (фи(з)-фи(х))*альфа, где альфа – это коэффициент учитывающий особенности растекания тока с тела человека (сопротивление обуви, пола и пр). На расунке изображены на каком-то расстоянии друг от друга две электроустановки, обе подключены к заземлителю в зависимости от расстояния между точкой соединия ТВЧ с землей будет увеличиваться – разность потенциалов, таким образом – большая разность будет у самой дальней ЭУ.

Мощность переменного тока

Часть вторая: зависимость напряжения от частоты и трехфазная кривая

В прошлом месяце мы закончили обсуждением взаимосвязи между пиковым и среднеквадратичным (или эффективным) напряжением. Мы обнаружили, что среднеквадратичное напряжение всегда будет составлять 0,707 от пикового напряжения, а пиковое напряжение всегда будет составлять 1,414 от среднеквадратичного напряжения. Это соотношение сохраняется независимо от частоты синусоидальной волны. Но при изменении частоты общее напряжение, приложенное к цепи за цикл, может существенно отличаться.Чтобы визуализировать эту разницу, нам нужно будет ввести другую единицу измерения — вольт на герц.

Рисунок 1

На рисунке 1 показан один цикл синусоидальной волны 460 В переменного тока с частотой 50 и 60 Гц и пиковым напряжением 650 В. Кривая 60 Гц завершает один цикл примерно за 16,66 миллисекунды, а кривая 50 Гц требует 20 миллисекунд. Если вы посмотрите на положительную часть двух кривых, обратите внимание, что площадь под синей кривой больше, чем площадь под красной кривой.То же верно и для отрицательной части, хотя это не так очевидно. В течение одной секунды оба будут производить одинаковое общее напряжение в цепи, но общее напряжение за цикл (Гц) будет больше для кривой 50 Гц, поскольку количество циклов составляет всего 5/6 от числа циклов кривой 60 Гц. .

Это соотношение аналогично соотношению крутящего момента, создаваемого двухполюсными (3600 об / мин) и четырехполюсным (1800 об / мин) двигателями одинаковой мощности. Если четырехполюсный двигатель должен выполнять тот же объем работы, что и двухполюсный двигатель, он должен выполнять в два раза больше работы за один оборот.Следовательно, он должен создавать вдвое больший крутящий момент.

В прошлом месяце я упоминал, что среднеквадратичное напряжение связано с эквивалентностью нагрева переменного тока и постоянного тока. В случае резистивных цепей (нагреватели, лампы накаливания и т. Д.) Частота переменного тока не имеет большого значения, но это особенно важно для индуктивных устройств (особенно двигателей). (В следующем месяце мы рассмотрим резистивные и индуктивные цепи.) Чтобы поток двигателя и создаваемый им крутящий момент оставались постоянными, вольт на Гц (цикл) должно оставаться постоянным на всех частотах.Поле в правом нижнем углу рисунка 1 показывает соотношение вольт / Гц для обеих кривых. Это 7,6 для кривой 60 Гц, но увеличивается до 9,2 для кривой 50 Гц.

На рис. 2 показано простое решение этого несоответствия. Уменьшая пиковое напряжение, мы снизили среднеквадратичное напряжение кривой 50 Гц до 380 В (5/6 от среднеквадратичного напряжения 60 Гц) и сбалансировали отношения В / Гц двух частот. В странах, где используется мощность 50 Гц, фазные напряжения применяются с меньшей интенсивностью, чтобы поддерживать постоянное значение В / Гц.Примеры таких сокращений: 480/400, 460/380 и 240/200. Все значения 50 Гц составляют 5/6 от значения 60 Гц. Это также происходит здесь, в Соединенных Штатах, в приложениях с регулируемой скоростью. Когда частотно-регулируемый привод снижает частоту для регулирования скорости, он также пропорционально снижает напряжение и поддерживает постоянное соотношение U / Гц.

Рисунок 2

Трехфазная кривая

Если вы думали, что однофазная кривая была сложной, посмотрите на трехфазную кривую мощности на рисунке 3.Он показывает выходную мощность генератора, намотанного в виде трех отдельных однофазных кривых, каждая из которых разделена (или не совпадает по фазе) на 120 электрических градусов. Фаза 1 начинается с 0 градусов, фаза 2 начинается с 120 градусов, а фаза 3 начинается с 240 градусов. Начиная с 240 градусов, все три вносят свой вклад в общую мощность цепи.

Рисунок 3

Для чего используется трехфазное питание? В конце концов, это кажется довольно сложным.На самом деле, это не так сложно, как может показаться на первый взгляд. Трехфазная кривая — это просто комбинация трех однофазных кривых, каждая из которых передается от генератора к месту использования по отдельному проводу.

Почему три фазы вместо двух или четырех? Одним большим преимуществом трехфазной мощности перед однофазной является тот факт, что в любой момент времени одна из трех фаз приближается к пику, и никогда не бывает больше одной фазы, равной нулю. Если вы посмотрите на один цикл (Гц) фазы 1 (синяя кривая от 0 до 360 градусов), вы заметите, что волна пересекает ноль вольт дважды за свой цикл.Он также проводит около одной трети своего времени при напряжении ниже 50 процентов от пикового напряжения. Хотя одной фазы может быть более чем достаточно для приложений с низким энергопотреблением, это становится проблематичным по мере увеличения потребности в мощности.

Две вертикальные черные линии под углом 330 и 480 градусов иллюстрируют преимущество трехфазного питания. При 330 градусах фаза 3 находится на пике, в то время как на фазы 1 и 2 приходится около 38 процентов их пикового напряжения. На 480 градусах мы видим худший вариант. Несмотря на то, что фаза 2 находится в нуле, на фазы 1 и 3 приходится около 87 процентов их пикового напряжения.Вы обнаружите, что это соотношение сохраняется в любой точке оси x. Две фазы также уменьшат этот эффект «обнуления», но не так хорошо, как три фазы. Таким образом, двигатели большей мощности и другие устройства, такие как сварочное оборудование, будут иметь более равномерную выходную мощность при работе от трехфазного источника питания. Четыре фазы не улучшат ситуацию и увеличат расходы на четвертый провод, поэтому три фазы были естественной точкой стабилизации.

Другой важной особенностью трехфазного питания является то, что оно создает естественное вращающееся поле в статоре асинхронного двигателя.Это связано с разделением фаз на 120 градусов и приводит к чередованию положительных и отрицательных пиков, которые появляются каждые 60 градусов. Например, трехфазный двухполюсный статор фактически состоит из шести полюсов или двух полюсов на фазу. Первичный и вторичный полюса разнесены с интервалом 60 градусов и используют пики фазного напряжения, возникающие с одинаковыми интервалами. В случае двухполюсного однофазного двигателя два полюса расположены на расстоянии 180 градусов друг от друга. Поскольку между ними нет полюсов, вращательное поле не создается, и для начала вращения требуется дополнительная техника запуска.

В следующем месяце мы исследуем характеристики резистивных и индуктивных цепей.

Щелкните здесь, чтобы прочитать первую часть документа «AC Power»

Насосы и системы, Июль 2010 г.

Как найти мощность по напряжению и частоте

Отношение между мощностью, напряжением и частотой определяется импедансом цепи. Импеданс — это сложная форма сопротивления. Это комбинация обычного сопротивления и реактивных компонентов.6 герц.

Рассчитайте полное сопротивление цепи или Rt. Rt зависит от количества резисторов и способа их подключения. Если имеется один резистор, Rt — это номинал этого резистора. Если существует несколько резисторов, определите, подключены ли они последовательно или параллельно, и используйте следующую формулу:

последовательно подключенных резисторов: Rt = R1 + R2 + R3 … Rn

параллельных резисторов: Rt = 1 / (1 / R1 + 1 / R2 + 1 / R3 … 1 / Rn)

В качестве примера предположим, что Rt составляет 300 Ом.

Рассчитайте общую индуктивность цепи, или Lt. Lt, в зависимости от количества катушек индуктивности и способа их подключения. Если существует только один индуктор, Lt — это значение этого индуктора. Если существует несколько катушек индуктивности, определите, подключены ли они последовательно или параллельно, и используйте следующую формулу:

Последовательные индукторы: Lt = L1 + L2 + L3 … Ln

Параллельные индукторы: Lt = 1 / (1 / L1 + 1 / L2 + 1 / L3 …. 1 / Ln)

В качестве примера предположим, что Lt равно 5 микрогенри.

Рассчитайте общую емкость цепи или Ct. Ct зависит от количества конденсаторов и способа их подключения. Если существует только один конденсатор, Ct — это значение этого конденсатора. Если имеется несколько конденсаторов, определите, подключены ли они последовательно или параллельно, и используйте следующую формулу:

Последовательные конденсаторы: Ct = 1 / (1 / C1 + 1 / C2 + 1 / C3 … 1 / Cn)

Параллельные конденсаторы: Ct = C1 + C2 + C3 … Cn

В качестве примера предположим, что Ct составляет 3 микрофарада

Рассчитайте реактивное сопротивление катушки индуктивности или XL, используя формулу XL = 2 * pi * f * Lt где пи равно 3.2] = sqrt [90 000 + 63 156,7] = sqrt [153 156] = 391,35 Ом.

Рассчитайте ток в цепи, или «I», по формуле I = V / Z. Продолжая пример:

I = 120 / 391,35 = 0,3 ампера

Наконец, рассчитайте мощность в ваттах по формуле P (Вт) = V x I. Продолжая: P (Вт) = 120 x 0,30 = 36 Вт.

электричество — Какова взаимосвязь между частотой переменного тока, вольтами, амперами и ваттами?

Прежде всего, забудьте о частоте и поймите взаимосвязь между напряжением V в вольтах, током I в амперах и мощностью в ваттах.

Мощность в ваттах в любой момент времени — это напряжение в вольтах, умноженное на ток в амперах, или $ I (t) V (t) $.

Если у вас есть источник питания переменного тока, напряжение и ток могут изменяться от одного момента к другому.

Добавлен: Хорошо, позвольте мне сказать немного больше, в неформальной форме. С одной стороны, предположим, что у вас есть большой мощный аккумулятор, например автомобильный аккумулятор на 12 вольт. Он хочет подавать постоянный ток (DC) — его частота равна нулю (0).

Теперь вы подключаете к нему автомобильную лампочку накаливания, скажем, мощностью 120 Вт (очень яркая лампочка).Для того, чтобы эта лампочка рассеивала мощность 120 Вт при напряжении 12 вольт, она должна потреблять ток 10 ампер. (Кстати, для этого у него должно быть сопротивление 12 В / 10 А = 1,2 Ом, но это был не ваш вопрос.)

Теперь поменяйте местами подключения аккумулятора к лампочке. Он по-прежнему такой же яркий, как и раньше, по-прежнему рассеивает 120 Вт. Разница в том, что напряжение на лампочке противоположно тому, что было раньше, и ток также противоположен, но когда они умножаются, мощность все еще остается положительной.

Предположим, вы меняете соединения 60 раз в секунду, или 120, 400 или миллион. Сколько мощности рассеивает лампочка? То же , потому что нет времени, когда V умножить на I не равно 120w.

Типичная настенная мощность не такая, конечно. Вместо того, чтобы мгновенно переключаться между положительным и отрицательным напряжением, он плавно переключается по синусоидальной кривой. Таким образом, лампочка рассеивает максимальную мощность, когда напряжение максимально в положительном направлении, ноль, когда напряжение равно нулю, и снова максимальное, когда напряжение максимально в отрицательном направлении.Таким образом, если частота стены составляет 60 Гц или 50 Гц (или 400 Гц в некоторых самолетах), рассеиваемая мощность фактически изменяется от максимума до нуля со скоростью вдвое больше. Но поскольку нити накаливания требуется больше времени, чтобы нагреться и остыть, кажется, что она горит постоянно. Текущая средняя мощность постоянна.

Теперь, если есть разные виды нагрузки, такие как индуктивная или емкостная нагрузка, или их смесь, вы получаете разное рассеивание мощности, потому что ток не обязательно синхронизируется с напряжением.Но это уже другая история.

Подробнее: Если вас интересует, что такое ток и напряжение на самом деле, простая бытовая сантехника — хорошая аналогия. Напряжение похоже на давление, а ток — на поток воды. Фактически, кусок металлической проволоки почти такой же, как водопроводная труба, за исключением того, что он набит электронами, которые могут свободно перемещаться. На самом деле им не нужно двигаться очень быстро. Просто если некоторые вставляются в один конец, они должны оставить другой конец в «то же время», потому что они на самом деле не сжимаются.

Изменение частоты напряжения

Отклонение от номинального напряжения:

В соответствии с NEMA MG 1, 12.44 двигатели должны успешно работать в рабочих условиях при номинальной нагрузке с колебаниями напряжения до следующих процентов от номинального напряжения:

  1. Универсальные двигатели, кроме двигателей вентиляторов — плюс-минус 6 процентов (при номинальной частоте).
  2. Асинхронные двигатели — плюс-минус 10 процентов (с номинальной частотой).

Характеристики при этих колебаниях напряжения не обязательно будут соответствовать стандартам, установленным для работы при номинальном напряжении.

Отклонение от номинальной частоты:

Двигатели переменного тока должны успешно работать в рабочих условиях при номинальной нагрузке и номинальном напряжении с изменением частоты до 5 процентов выше или ниже номинальной частоты. Характеристики в пределах этого изменения частоты не обязательно будут соответствовать стандартам, установленным для работы на номинальной частоте.

Комбинированное изменение напряжения и частоты:

Двигатели переменного тока должны успешно работать в рабочих условиях при номинальной нагрузке с комбинированным изменением напряжения и частоты до 10 процентов выше или ниже номинального напряжения и номинальной частоты, при условии, что изменение частоты не превышает 5 процентов. Характеристики в этом комбинированном варианте не обязательно будут соответствовать стандартам, установленным для работы при номинальном напряжении и номинальной частоте.

Влияние колебаний напряжения и частоты на работу асинхронных двигателей:

  1. Асинхронные двигатели время от времени работают в цепях напряжения или частоты, отличных от тех, на которые они рассчитаны. В таких условиях характеристики двигателя будут отличаться от номинальных. Ниже приводится краткое изложение некоторых эксплуатационных результатов, вызванных небольшими изменениями напряжения и частоты, и указывающее на общие изменения, вызванные такими изменениями рабочих условий.
  2. При увеличении или уменьшении напряжения на 10 процентов от значения, указанного на паспортной табличке, нагрев при номинальной мощности нагрузки может увеличиться. Такая работа в течение продолжительных периодов времени может ускорить разрушение системы изоляции.
  3. В двигателе с нормальными характеристиками при полной номинальной мощности нагрузки 10-процентное увеличение напряжения по сравнению с указанным на паспортной табличке обычно приводит к значительному снижению коэффициента мощности. Снижение напряжения на 10 процентов ниже указанного на паспортной табличке обычно приводит к увеличению коэффициента мощности.
  4. Заторможенный ротор и момент пробоя будут пропорциональны квадрату приложенного напряжения.
  5. Увеличение напряжения на 10 процентов приведет к уменьшению скольжения примерно на 17 процентов, в то время как уменьшение на 10 процентов увеличит скольжение примерно на 21 процент. Таким образом, если скольжение при номинальном напряжении составляет 5 процентов, оно будет увеличено до 6,05 процента, если напряжение будет уменьшено на 10 процентов.
  6. Частота выше номинальной обычно улучшает коэффициент мощности, но снижает крутящий момент заторможенного ротора и увеличивает скорость, трение и аэродинамические потери.При частоте ниже номинальной скорость уменьшается, крутящий момент заторможенного ротора увеличивается, а коэффициент мощности уменьшается. Для определенных видов нагрузки двигателя, например, на текстильных фабриках, необходимо точное регулирование частоты.
  7. Если изменение напряжения и частоты происходит одновременно, эффект будет наложен. Таким образом, если напряжение высокое, а частота низкая, крутящий момент заторможенного ротора будет значительно увеличен, но коэффициент мощности будет уменьшен, а повышение температуры увеличится при нормальной нагрузке.
  8. Изложенное выше относится, в частности, к двигателям общего назначения. Они не всегда могут быть верными в отношении двигателей специального назначения, построенных для определенной цели или применительно к очень маленьким двигателям.

Работа универсальных многофазных 2-, 4- и 8-полюсных асинхронных двигателей переменного тока общей мощностью 60 Гц, работающих на частоте 50 Гц:

В то время как универсальные многофазные 2-, 4-, 6- и 8-полюсные асинхронные двигатели переменного тока с частотой 60 Гц не предназначены для работы на частоте 60 Гц в цепях с частотой 50 Гц, они могут удовлетворительно работать на частоте 50 Гц. цепей, если их номинальное напряжение и мощность в лошадиных силах соответственно уменьшены.Когда такие двигатели с частотой 60 Гц работают в цепях с частотой 50 Гц, подаваемое напряжение на частоте 50 Гц должно быть уменьшено до 5/6 от номинальной мощности двигателя в 60 Гц.

Когда двигатель 60 Гц работает на частоте 50 Гц при напряжении 5/6 от 60 Гц и номинальной мощности л.с. , другие рабочие характеристики для режима 50 Гц следующие:

  1. Скорость
    Синхронная скорость будет составлять 5/6 от синхронной скорости 60 Гц, а скольжение будет составлять 6/5 от скольжения 60 Гц.
  2. Torque
    Номинальный момент нагрузки в фунт-футах будет примерно таким же, как номинальный момент нагрузки 60 Гц в фунт-футах. Крутящий момент с заторможенным ротором и крутящий момент срабатывания в фунт-футах двигателей с частотой 50 Гц будет примерно таким же, как у двигателей с заторможенным ротором с частотой 60 Гц, и крутящие моменты срабатывания в фунт-футах.
  3. Ток заторможенного ротора
    Ток заторможенного ротора (ампер) будет примерно на 5 процентов меньше, чем ток заторможенного ротора 60 Гц (амперы).Буква кода на паспортной табличке двигателя, обозначающая, что кВА с заторможенным ротором на одну лошадиную силу, применима только к двигателю с номинальной частотой 60 Гц.
  4. Коэффициент обслуживания
    Коэффициент обслуживания будет 1,0.
  5. Повышение температуры
    Повышение температуры не должно превышать 90 ° C.

Влияние напряжения свыше 600 В на характеристики низковольтных двигателей:

Многофазные двигатели обычно изготавливаются для номинального напряжения 575 В или менее и, как ожидается, будут удовлетворительно работать при изменении напряжения на плюс или минус 10 процентов.Это означает, что двигатели с таким уровнем изоляции могут успешно применяться до рабочего напряжения 635 вольт.

На основании испытаний, проведенных производителями двигателей с высоким потенциалом, и эксплуатационных характеристик в полевых условиях, было обнаружено, что там, где рабочее напряжение превышает 635 вольт, коэффициент безопасности изоляции снижается до уровня, несовместимого с надлежащими инженерными процедурами.

Ввиду вышеизложенного, двигатели с этим уровнем изоляции не должны применяться в энергосистемах с заземленной нейтралью или без нее, где напряжение превышает 630 вольт, независимо от используемого подключения двигателя.

Динамическое масштабирование напряжения и частоты — обзор

1 Введение

Динамическое масштабирование напряжения и частоты (DVFS) [1] используется в современных архитектурах, чтобы позволить системе регулировать частоту и напряжение питания для определенных компонентов компьютера. DVFS продемонстрировала потенциал значительной экономии энергии и энергии во многих компонентах системы, включая ядра процессора [2, 3], систему памяти [4–6], кэш последнего уровня [7] и межсоединения [8–10].DVFS масштабирует напряжение и частоту для экономии энергии и мощности, но также может решать другие проблемы, такие как температура [11], надежность [12] и изменчивость [13]. Однако во всех случаях производительность приносится в жертву другим преимуществам, поэтому правильная настройка DVFS для максимизации конкретных целей может быть выполнена только с помощью точной оценки производительности системы при альтернативных настройках частоты. Кроме того, мы должны иметь возможность прогнозировать производительность таким образом, чтобы отслеживать динамическое поведение приложения с течением времени и минимизировать накладные расходы на измерения и вычисления прогнозной модели.

В этой главе описывается предсказатель производительности CRItical Stalled Path (CRISP) для универсальных вычислений на графических процессорах (GPGPU) при различной частоте ядра. Существующие аналитические модели, которые учитывают изменение частоты, нацелены только на производительность ЦП и не отражают эффективно рабочие характеристики графического процессора.

Несмотря на то, что были проведены обширные исследования моделирования производительности DVFS для ядер ЦП, в литературе мало указаний по настройкам графического процессора и GPGPU, несмотря на то, что современные графические процессоры имеют широкую поддержку DVFS [14–17].Фактически, потенциал DVFS на графических процессорах высок как минимум по двум причинам. Во-первых, максимальное энергопотребление в GPGPU часто выше, чем у CPU, например 250 Вт для NVIDIA GTX480. Во-вторых, в то время как диапазон настроек DVFS в современных процессорах сокращается, это еще не относится к графическим процессорам, которые имеют такие диапазоны, как 0,5–1,0 В (NVIDIA Fermi [18]).

В этой работе представлена ​​модель производительности, которая точно отслеживает производительность GPGPU при широком спектре рабочих нагрузок и значительно превосходит существующие модели, настроенные для ЦП.Улучшение является результатом ключевых различий между выполнением CPU и GPU, которые не обрабатываются этими моделями. Мы описываем эти различия и показываем, как CRISP правильно учитывает их в своей модели времени выполнения.

Существующие модели производительности CPU DVFS попадают в одну из нескольких категорий. Большинство из них являются эмпирическими и используют статистические [19–23] или методы машинного обучения [24, 25], или предполагают простую линейную зависимость [26–32] между производительностью и частотой. Abe et al. [14] нацелены на графические процессоры, но с автономной статистической моделью на основе регрессии, которая не предназначена для анализа во время выполнения и не способствует ему.

Недавние исследования представляют новые архитектуры счетчиков производительности [33–35] для моделирования влияния масштабирования частоты на рабочие нагрузки ЦП. Эти аналитические модели (например, опережающая нагрузка [33] и критический путь [34]) делят программу ЦП на два непересекающихся сегмента, представляющих неконвейерную ( T память ) и конвейерную ( T Compute ) части вычисление. Они делают два предположения: (а) часть вычислений, связанная с памятью, никогда не масштабируется с частотой и (б) ядра никогда не останавливаются для операций сохранения.Хотя эти предположения достаточно справедливы для процессоров, они начинают терпеть неудачу, когда мы переходим к массовой параллельной архитектуре, такой как GPGPU. Никакие существующие аналитические модели времени выполнения для GPGPU не учитывают влияние изменений напряжения-частоты.

Программа, работающая на GPGPU, обычно называемая ядром, будет иметь высокую степень параллелизма на уровне потоков. Параллелизм с одной инструкцией и несколькими потоками (SIMT) в GPGPU позволяет перекрывать значительную часть вычислений с задержкой памяти, что может сделать часть вычислений в памяти эластичной по отношению к тактовой частоте ядра и, таким образом, нарушает первое предположение предыдущих моделей.

Фиг. 1 и 2 показано это явление на ядрах ЦП и GPGPU при разных тактовых частотах ядра. Программа ЦП обычно имеет мало вычислений с перекрытием памяти, потому что она запускает один или несколько потоков и имеет ограниченное хранилище для неизрасходованных инструкций. Таким образом, в этом иллюстративном примере область, связанная с памятью, остается связанной с памятью, если тактовая частота не масштабируется на экстремальные значения. Однако в GPGPU из-за очень большого количества потоков и параллелизма SIMT вычисление с перекрытием памяти может быть весьма значительным, и, таким образом, небольшое снижение частоты может преобразовать область или даже все ядро ​​из памяти, привязанной к вычислению. граница.

Рис. 1. Производительность программы CPU в DVFS. (A) Тактовая частота f . (B) Тактовая частота f /2. (C) Тактовая частота f /10.

Рис. 2. Производительность программы GPGPU в DVFS. (A) Тактовая частота f . (B) Тактовая частота f /2.

Хотя перекрытие памяти и вычислений использовалось для оптимизации программ, масштабирование частоты моделирования при наличии большого параллелизма и большого перекрытия памяти / вычислений является новой сложной проблемой.Более того, из-за большого количества векторных единиц одной инструкции и нескольких данных (SIMD) в многопроцессорных потоковых мультипроцессорах (SM) GPGPU и однородности вычислений при планировании SIMT, модули SM GPGPU часто останавливаются из-за накоплений.

Предиктор CRISP учитывает эти и другие различия. Он обеспечивает точность в пределах 4% при масштабировании от 700 до 400 МГц и 8% при масштабировании до 100 МГц. Это снижает максимальную ошибку в 3,6 раза по сравнению с предыдущими моделями. Кроме того, при использовании для управления настройками DVFS графического процессора он дает почти вдвое больший прирост по сравнению с предыдущими моделями (10.7% прирост продукта задержки энергии [EDP] против 5,7% с критическим путем и 6,2% с опережающей нагрузкой). Мы также показываем, что CRISP эффективно используется для уменьшения произведения квадрата задержки энергии (ED 2 P) или для уменьшения энергии при сохранении ограничения производительности.

какая связь между напряжением и частотой

Требуется ли заземление нейтрали для однофазной системы или Генератор? если да или нет, то почему?

1 ответов


когда сеть передачи и распределения где расположены «фидерные» линии? и почему следует использовать в сети T&D…..

0 ответов


Какова функция NGR для параллельной работы генератора переменного тока? Что происходит, когда параллельно работают генераторы переменного тока разных номиналов?

0 ответов Вельспун,


каков рабочий процесс повышенного и пониженного напряжения реле.

0 ответов НТПК,


почему конденсаторная батарея не используется в генераторе

7 ответов Гусеница,



Зачем использовать ветряные мельницы — это генераторы Squirell Cage? Как сделать рассчитать квитанцию?

2 ответа


1 Ампер = кВА? 1 ампер = кВт?

3 ответа Марриотт,


мы предоставили 30 мА rccb для водяного охлаждения.но мы чувствуем шок в более прохладном теле. в чем причина?

3 ответа FCC,


что такое эффект размагничивания и эффект перекрестного намагничивания и как это связано с электрической системой? есть ли еще эффекты имеются или только эти двое ??

1 ответов Telco,


В трехфазном трансформаторе круглого типа, почему сторона низкого напряжения внутренняя часть и внешняя часть высокого напряжения в конструкции трансформатора? почему они не могут быть противоположными?

2 ответа


почему трансформатор измеряется в кВА, а не в ваттах?

7 ответов DMRC, L&T, TCS,


разница между скачком напряжения и переходным процессом переключения

0 ответов


Трансформеры vs.Преобразователи напряжения и частоты

Если вы хотите просмотреть нашу линейку преобразователей частоты и напряжения: https://www.kccscientific.com/frequency-converters/

Возможно, вы путешественник и в результате столкнетесь с множественной мощностью сети по всему миру. В Северной Америке стандартная электросеть обеспечивает 115 В переменного тока при 60 Гц, в то время как в большинстве остальных регионов земного шара; электросеть — 230 В переменного тока при 50 Гц. Или, может быть, вы хотите приобрести проигрыватель винила, флип-часы, ламповый предусилитель или другое очень популярное электронное устройство из другой страны.Возможно, вы переезжаете на краткосрочную или постоянную работу в другое место на земном шаре. Если что-то из этого относится к вам, важно, чтобы вы продолжали читать!

Оборудование, предназначенное для работы только в одной части мира, может не работать в другой. Большинство из нас знает о совместимости напряжения. Не смейте подключать устройство, специально разработанное для использования в Северной Америке, к розетке в другой части мира! Но как насчет частоты сети электропитания? Как правило, все, что связано с двигателем, который вращается или вибрирует, будет работать с неправильной скоростью, если частота сети электропитания не будет преобразована так, чтобы устройство получало частоту, для которой оно было разработано.Но опасения касаются даже не только двигателей.

Многие из нас делают ошибку, решая только совместимость по напряжению. Мы выходим в Интернет и находим «дорожный преобразователь», состоящий из набора переходных вилок и, возможно, дешевого трансформатора, преобразующего напряжение. Большой! Теперь мы можем отправиться в путешествие, и все будет хорошо … пока мы не доберемся до места, куда мы идем, и не поймем, что частота тоже важна. Затем мы обнаруживаем, что наша любимая машинка для стрижки салонных машин совсем не работает!

Если мы переезжаем в другую страну, мы понимаем, что лучше не полагаться на небольшой дорожный комплект для питания нашего высококачественного лампового предусилителя, проигрывателя виниловых пластинок или другого аудиооборудования.Итак, мы покупаем понижающий (или повышающий) трансформатор, думая, что наши проблемы решены. К сожалению, трансформаторы преобразуют напряжение, но НЕ преобразуют частоту сети! Мы быстро узнаем, что наш проигрыватель виниловых пластинок работает с неправильной скоростью, и наш ценный ламповый предусилитель тоже не работает должным образом. Что пошло не так?

Рассмотрим ламповый предусилитель как пример типичного электронного устройства, которое не имеет двигателя, но в значительной степени зависит от наличия соответствующей частоты сети.Большинство высококачественных аудиоустройств имеют внутренние трансформаторы, которые преобразуют сетевое напряжение в различные уровни, необходимые для внутренних цепей. Часто эти трансформаторы при работе на более низкой частоте начинают насыщаться. Этот эффект приводит к шуму, перегреву и неправильным уровням внутреннего напряжения. Мы воспринимаем это как неисправность оборудования, проблемы с качеством звука или другие проблемы из-за неправильной частоты сети. Во-вторых, внутренние выпрямители и фильтры могут иметь недостаточный размер для правильной работы при более низкой частоте сети.В результате больше шума попадает в обработку сигнала устройства, а затем в динамики. И снова решение с понижающим трансформатором нас подвело.

Решение для преобразования как напряжения, так и частоты — это KCC Scientific.

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.