- Класификация на смущенията
- Източници на смущения
- Начини за защита
- Методи за измерване
- Видео в допълнение към статията
Помогнете на развитието на сайта, споделяйки статията с приятели!
Вероятно всеки читател на тази статия обърна внимание на факта, че повечето електрически уреди, работещи в битова мрежа, са проектирани за напрежение 220 V / 50 Hz. Оттук и заключението - това са параметрите, които ни предоставя доставчикът на електроенергия. За съжаление, това не е напълно вярно. Можем да предположим, че чешмяна вода е напълно чиста, но опитът показва, че тя съдържа примеси, които нарушават вкуса. Същите "примеси", под формата на допълнителни честоти и импулси, преминават към консуматора на електричество. Това е намесата в електрическата мрежа.
Класификация на смущенията
Всички отклонения на мрежата могат да се класифицират по два критерия: произход на шума и вид на електромагнитната аномалия.
Причината за изкривяванията на мрежата са:
- природни явления (гръмотевична буря, йонизация на въздуха от сияние и др.);
- въздействия, причинени от човека (аварии на линии, превключване на устройства с голяма мощност и др.);
- електромагнитни вълни от естествен и изкуствен произход.
Тези причини могат да причинят поредица от импулсни шумове или вълни на хармонични изкривявания, наложени върху синусоидален ток.
Наличието на импулсни токове в мрежата оказва много вредно въздействие върху работата на съвременните домакински уреди, често наситени с електроника. Ако не използвате защитни устройства, електронните устройства могат да се провалят, да не говорим за качеството на тяхната работа. Разбира се, разработчиците на чувствително оборудване защитават използването на вградени схеми за намаляване на шума, но често изискват допълнителни външни устройства, като непрекъсваеми захранвания, мрежови филтри (Фиг. 1) и други.
При радиочестотни смущения повечето домакински уреди могат да работят нормално. Но радиоприемниците, телевизорите и някои медицински устройства са чувствителни към тях. Въпреки това, съвременната цифрова радио електроника е доста добре защитена от такива изкривявания.
Разбирането на причините за изкривяването в електрическата мрежа помага за решаване на проблемите на защитата на оборудването, съзнателно се подхожда към избора на оптимални схеми за потискане на шума.
Източници на смущения
Както природните феномени, така и разнообразното техногенно оборудване могат да изкривят синусоида на променлив ток. В резултат на това възникват техните действия:
- къси напрежения;
- отклонения от номиналните честотни параметри;
- промени в хармониците на електроенергията;
- колебания на амплитудата на тока;
- Високочестотен шум;
- импулсни импулси;
- общ режим.
Нека накратко обсъдим основните източници, причиняващи тези отклонения.
Намалява напрежението.
Това явление е следствие от работата на комутационните устройства в енергийните системи. Това се случва, когато на линиите възникнат къси съединения, в резултат на пускане на електрически мотор с голяма мощност и в други случаи, свързани с промени в мощността на товара. Наличието на такива краткосрочни смущения е неизбежно, когато се задейства защитната автоматизация, и те не могат да бъдат отстранени от доставчика на електроенергия.
Промени в честотната характеристика.
Отклонение от дадена честота възниква в резултат на значителна промяна в тока на натоварване. Ако нивото на консумираната енергия надвишава капацитета на генерираните инсталации, генераторът върти забавянето, което води до спад в честотата. При ниско натоварване увеличава честотата на генериране.
Автоматизацията регулира разпределението на мощност, до изключване на товара, но честотните смущения в мрежата все още са налице.
Хармонични.
Източникът на този вид изкривявания е наличието в мрежите на оборудване с нелинейна токово-напрежена характеристика:
- конверторни и изправителни подстанции;
- дъгови пещи;
- трансформатори;
- Заваръчни машини;
- Телевизори;
- циклоконвертори и много други.
Причината за хармоничните изкривявания могат да бъдат електрически двигатели, особено ако са монтирани в края на дългата линия.
Отклонение на напрежението
Промените в стабилността на потенциала възникват в резултат на периодични скокове, изразходвани за максимален ток. Източникът на промени в натоварването са устройства за регулиране на напрежението, например трансформатори с превключватели на натоварването.
Графиката, илюстрираща краткосрочното пренапрежение е показана на Фигура 2 (Фрагмент А - изобразява импулсен скок).
HF смущения.
Създадено от влиянието на работещи устройства във високочестотния диапазон. HF смущения, причинени от устройства, които генерират сигнали с висок честотен обхват, разпространяват се по въздуха или през мрежови линии.
Импулси на напрежението.
Общи източници: комутационни устройства в мрежи и гръмотевични бури.
Асиметрия на трифазната система.
Причината за такива смущения често са мощни еднофазни товари, както вътрешни, така и промишлени. Те предизвикват изместване на фазовия ъгъл и амплитудни несъответствия. Като изключите захранването на устройства с голяма консумация на ток, можете да отстраните проблема.
Начини за защита
За съжаление, ние не можем да контролираме качеството на електрическата мрежа, но да защитим домакинските уреди е съвсем реално. В зависимост от вида изкривяване, към което е чувствително определено електрическо устройство, изберете подходящия метод за защита. Различни външни устройства, вградени електрически вериги, както и екраниране на структурни и заземителни елементи помагат за намаляване на шумовите нива.
Пример за потискане на смущенията е показан на Фигура 3.
Следните външни устройства са ефективни:
- регулатори на напрежението;
- UPS;
- честотни преобразуватели;
- регулируеми трансформатори;
- силови филтри и филтриращи каскади (схематична диаграма на прост филтър е показана на фигура 4).
От особена трудност е потискането на високочестотните импулсни изкривявания в диапазона от няколко десетки MHz. За тези цели често се използва защита, пряко свързана с източника на смущения.
Използването на стабилизатори на напрежението е оправдано в случаите на наличие на постоянни пропадания на напрежение в домашната мрежа. С постоянно нисък или висок ток е по-добре да се използва трансформатор.
Високозащитните компютри и друга чувствителна електроника имат бесперебойник. Фигура 5 показва снимка на непрекъсваемо захранване за защита на вашия компютър.
В тези устройства са изпълнени няколко защитни функции, но основната е захранването на устройствата за няколко минути, последвано от правилното им изключване. За да се постигне максимално ниво на защита, логично е да се даде предпочитание на непрекъснато захранване.
Методи за измерване
Възможно ли е да се видят изкривявания на мрежата?
С помощта на инструменти може не само да се види наличието на смущения, но и да се оцени тяхната величина и да се определи естеството на външния вид. Съществуват специални високоточни уреди за измерване на различни отклонения в мрежите. Най-често срещаният от тях е обикновен осцилоскоп.
Устройството има дисплей (екран), на който се показва осцилограмата на измерения ток. Чрез работа с различни режими на осцилоскоп е възможно да се определи точно естеството и нивото на шума.
Примерна форма на вълната е показана на фигура 6.
Осцилограмата показва как главният сигнал е заобиколен от паразитни течения, които трябва да бъдат отрязани. Анализирайки естеството на изкривяването, можете да изберете метода на тяхното потискане. Често е достатъчно да се приложи защита от пренапрежение, за да се отървете от типичните смущения, засягащи работата на устройствата.