Напряжение электрической сети

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

Напряжение электрической сети

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

При нагрузке в сетях по

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

Зачем следить за колебаниями напряжения электрической сети?

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

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

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

Виды напряжения | Теория

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

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

Постоянное напряжение

Электроны всегда движутся силой и в одном направлении.

Обозначение:
— или DC (Direct Current)

Переменное напряжение

Электроны многократно меняют свое направление за рассматриваемую единицу времени.

Обозначение:

_ или AC (Alternating Current)

Параметры синусоидального переменного напряжения:

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

Смешанное напряжение

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

Обозначение:
DC (Direct Current)

15.Напряжения. Виды напряжения, виды деформации. Правила знаков. Примеры расчета плоского напряженного состояния.

Напряжением называется интенсивность действия внутренних сил в точке тела, то есть, напряжение — это внутреннее усилие, приходящееся на единицу площади. По своей природе напряжение — это поверхностная нагрузка, возникающая на внутренних поверхностях соприкасания частей тела.

 Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил.

Напряжением называется отношение действующего усилия к площади поперечного сечения тела или образца σ = P/F.     В зависимости от направления действия силы нормальные напряжения подразделяют на растягивающие и сжимающие. Различают временные и остаточные напряжения.     Временные напряжения возникают под действием внешней нагрузки и исчезают после ее снятия, остаточные — остаются в теле после прекращения действия нагрузки.

Если после прекращения действия внешних сил изменения формы, структуры и свойств тела полностью устраняются, то такая деформация называется 

упругой.

При возрастании напряжений выше предела упругости деформация становится необратимой. При снятии нагрузки устраняется лишь упругая составляющая деформации, оставшаяся часть называется пластической деформацией.

Норм напряжение:

Составляющая напряжений, направленных по нормали к площадке ее действия.

Касат напряжение:

Составляющая напряжений, лежащих в плоскости сечения.

Правила знаков:

Нормальные напряжения σ принимаются положительными (т.е. σ>0), если они растягивают выделенный элемент бруса.

Касательные напряжения τ принимаются положительными (т.е. τ>0), если они стремятся повернуть рассматриваемый элемент бруса по ходу часовой стрелки.

При растяжении-сжатии

Внутренняя продольная сила N, которая стремится растянуть рассматриваемую частьбруса, считается положительной. Сжимающая продольная сила имеет отрицательный знак.

При кручении

Внутренний скручивающий момент T считается положительным, если он стремится повернуть рассматриваемую часть бруса против хода часовой стрелки, при взгляде на него со стороны внешней нормали.

При изгибе

Внутренняя поперечная сила Q

 считается положительной, в случае, когда она стремится повернуть рассматриваемую часть бруса по ходу часовой стрелки.

Внутренний изгибающий момент M положителен, когда он стремится сжать верхние волокна бруса.

Деформация при растяжении-сжатии Δl считается положительной, если длина стержняпри этом увеличивается.

При плоском поперечном изгибе

Вертикальное перемещение сечения бруса принимается положительным, если оно направлено вверх от начального положения.

Правило знаков при составлении уравнений статики

— для проекций сил на оси системы координат

Проекции внешних сил на оси системы координат принимаются положительными, если их направление совпадает с положительным направлением соответствующей оси.

— для моментов

Сосредоточенные моменты и моменты сил в уравнениях статики записываются с положительным знаком, если они стремятся повернуть рассматриваемую систему против хода часовой стрелки.

Правило знаков при составлении уравнений статики для неподвижных систем

При составлении уравнений равновесия статичных (неподвижных) систем (например, приопределении опорных реакций), последние два правила упрощаются до вида:

Проекции сил и моменты, имеющие одинаковое направление принимаются положительными, а соответственно проекции сил и моменты обратного направления – отрицательными.

ПЛОСКОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

Если все векторы напряжений параллельны одной и той же плоскости, напряженное состояние называется плоским (рис. 1). Иначе: напряженное состояние является плоским, если одно из трех главных напряжений равно нулю.

Рисунок 1.

Плоское напряженное состояние реализуется в пластине, нагруженной по ее контуру силами, равнодействующие которых расположены в ее срединной плоскости (срединная плоскость — плоскость, делящая пополам толщину пластины).

Направления напряжений на рис. 1 приняты за положительные. Угол α положителен, если он откладывается от оси х к оси у. На площадке с нормалью n:

(1)

при .

Нормальное напряжение σ_n положительно, если оно растягивающее. Положительное напряжение показано на рис. 1. Правило знаков для

по формуле (1) то же самое, что для напряженийпо формуле (1).

Данное здесь правило знаков относится к наклонным площадкам. В статье «Объёмное напряженное состояние» сформулировано правило знаков для компонентов напряжений в точке, т. е. для напряжений на площадках, перпендикулярных осям координат. Это правило знаков принято в теории упругости.

Главные напряжения на площадках, перпендикулярных плоскости напряжений:

(2)

(Поскольку здесь рассматриваются только два главных напряжения, они обозначены через σ₁ и σ₂, хотя может оказаться, что σ₂<0, т. е. σ₂ не будет средним из трех главных напряжений). Угол α₁ составляемый нормалью к первой главной площадке с осью х, находится из равенства:

(3)

Наибольшее  и  наименьшее  касательные напряжения

(4)

Эти напряжения действуют на площадках, расположенных под углом 45° к первой и второй главным площадкам.

Если главные напряжения σ₁ и σ₂ имеют одинаковый знак, то наибольшее касательное напряжение действует на площадке, расположенной под углом 45° к плоскости напряжений (плоскости ху). В этом случае:

В стенке балки (здесь имеется в виду обычная балка, а не балка-стенка)  при ее изгибе силами реализуется частный случай плоского напряженного состояния. В стенках балки одно из нормальных напряжений σ_y равно нулю. В этом случае напряжения получатся по формулам (1), (2) и (4), если в этих формулах положить σ_y=0. Положение первой главной площадки определяется формулой (3).

РАСТЯЖЕНИЕ ПО ДВУМ НАПРАВЛЕНИЯМ (рис 2):

Рисунок 2.

При σ₁>0 и σ₂<0 

При σ₁>0 и σ₂>0 

При σ₁<0 и σ₂<0 

ЧИСТЫЙ СДВИГ (рис. 3)

какое напряжение в розетке, почему в розетке переменный ток

Людям, знающим основы электротехники известно, что в розетке возникает переменный ток. Подобным типом электроэнергии намного проще управлять, в том числе передавать его на дальние расстояния.

В розетке ток или напряжение (+ какое напряжение)

Существует три основных параметра электрической сети:

• Ток – измеряется в Амперах (А).
• 2. Частота – в Герцах (Гц).
• 3. Напряжение – в Вольтах (В).

Что такое сила тока

Величина частоты зависит от генерирующих устройств, поэтому остается постоянной. Напряжение в сети может отличаться от номинального из-за возникновения помех. На показатель оказывает влияние состояние оборудования, нагрузка, а также загруженность трансформаторной подстанции. Параметр может отклоняться от основного в пределах 20 – 25 Вольт.

Важно! Если в электрической сети отмечаются скачки напряжения, то от этого страдает работоспособность техники, и без подключения стабилизаторов не обойтись.

Какое напряжение (постоянное или переменное) и сила тока в квартире, можно узнать по соответствующим маркировкам на розетках заводов-изготовителей.

На розетках указывается символика, по которой можно понять, какая допустимая нагрузка может проходить через устройство. Для того, чтобы исключить выход из строя технического оборудования, необходимо придерживаться предельно допустимых значений. Приборами, потребляющими большое количество электроэнергии, являются кондиционеры, печи СВЧ, плиты и стиральные агрегаты. В связи с этим обстоятельством обойтись без розетки номиналом меньшим, чем 16А, не представляется возможным.
Измерение напряжения в розетке возможно с помощью индикатора, тестера либо посредством эмпирического отслеживания. Стандартное напряжение в бытовой сети составляет 220 Вольт – какой ток? В данном случае речь идёт о номинальном показателе для жилых помещений при однофазной проводке.

Проводник

Как определить, какой ток в розетке

Какое напряжение в розетке и сила тока – постоянное или переменное, можно определить несколькими способами:

• Амперметром. Это специализированный прибор для измерения силы показателя. Значения можно увидеть на шкале посредством соединения розетки, потребителя и амперметра.

Амперметр

• Мультиметр. Это комбинированное устройство, объединяющее в своей цепи омметр, вольтметр и амперметр.
• Расчетным способом. Для того, чтобы определить, какой ток в розетке, необходимо знать показатель мощности прибора. В сеть подается ток с напряжением в 220В, поэтому расчет силы прост: значение мощности разделить на напряжение. Так несложно вычислить ток при включении утюга, мощностью 2,0 кВт, получается, 9.09 Ампер. Таким образом, если напряжение в сети 220 В, то какой по показателю ток протекает в сети, зависит от мощности.

Стоит отметить! Погрешность при измерениях зависит от класса точности устройств, перечисленных в пунктах 1 и 2.

Переменный

Почти 98% электроэнергии вырабатываемой домашней электросетью – переменный ток. Этот ток изменяет как направление, так и величину. При передаче электроэнергии внутри сети, напряжение либо увеличивается, либо уменьшается, в связи чем розетки выпускаются для переменного показателя. Существуют электроприборы, питающиеся от источника постоянного показателя, поэтому их следует привести к одному типу с использованием преобразователей.

Закон Ома

Основные преимущества переменного тока:

• Передача на длинные расстояния.
• Позволяет использовать стандартное генераторное оборудование.
• Отсутствует полярность при подключении.

Однако у данного тока также имеется ряд недостатков:

• Потери в цепи обязывают подбирать розетки с учётом понижающего коэффициента 0,7.
• Возникает электромагнитная индукция, в связи, с чем электричество не всегда распределяется равномерно.
• Проверка и измерение значений осуществляются по сложной схеме.
• Увеличение показателя сопротивления, так как кабель не задействован в полном объеме.

Переменное значение

Постоянный

При упорядоченном движении заряженных частиц в едином направлении, ток называется постоянным, и возникает он в сети с неизменным напряжением при стабильной полярности зарядов. Используется в промышленных автономных установках, что исключает необходимость передачи электроэнергии на большие расстояния.

Использование постоянного показателя предусматривается в автономных системах, к примеру, в автотранспорте, летательных средствах, морской технике и электропоездах. Широкое использование он получил при организации питания микросхем электроники, средств связи и иной техники, где количество помех максимально сводится к минимуму, вплоть до их полной ликвидации.

В некоторых случаях он нашел применение в сварочных агрегатах, а также в железнодорожных локомотивах, медицине при введении в организм лекарственных препаратов посредством электрофореза.

Постоянный ток

Почему в розетке переменный ток

Еще в позапрошлом веке Тесла выдвинул гипотезу, что электричество в жилых помещениях (квартирах и домах) должно быть переменным. Ученый обосновал, что применение токов этого вида наиболее приемлемо, исходя из следующих заключений:

• Передается по проводам с наименьшими потерями.
• Легко поддается трансформации.
• Намного безопаснее по отношению к постоянному.

Постоянный ток отличают противоположные свойства:

• Проходит по проводке с большими потерями.
• Процесс трансформации из одного напряжения в иное проходит сложно.

Основной вывод – использование тока переменного значения непосредственно связано с безопасностью и потерями в линиях электрических проводов. Для снижения расходов на электроэнергии напряженье должно быть высоким. На вышках электропередач проходит ток высокого напряжения 1000В, 10000В, а также 500000В. Хотя это и представляет опасность для жизни, но обуславливает экономичность. Для трансформации электроэнергии обустраивают трансформаторные будки, откуда ток на выходе имеет напряжение 380В или 220В.

Можно привести пример: в качестве трансформатора берется зарядное устройство для мобильного телефона, и она полностью безопасна, так как в ней встроен преобразователь.

Стоит лишь закоротить розетку, то ток с переменным значением автоматически перекрывается и электрической дуги не образовывается. По этим причинам использование переменного показателя гораздо выгоднее и безопаснее.

Количество электричества

Какой ток в батарейках

Из розетки выходит ток переменного значения, так как направление потока электронов меняется. У такого рода тока частота и напряжение разных значений. Следовательно, в розетках – 220В при 50Гц. Нагляднее это выглядит так: в одну секунду поток электронов меняется 50 раз, при этом заряды тоже изменяются с положительных на отрицательные.

Особенно это заметно при включении или подаче электричества в флуоресцентные лампы. При разгоне электронов лампа мерцает, а это означает, что это меняется поток. Максимальный напор потенциала напряжения составляет 220В, при котором осуществляется движение электронов.

Батарейки

Заряд изменяется при переменном токе. Получается, что напряжение бывает либо 100% или 0%. При показателе 100 % необходимо, чтобы провод был большого диаметра, а если заряд непостоянный, то достаточно провода небольшого сечения. По такому проводнику можно переправить большое количество вольт, после чего трансформатор забирает в себя излишки, и остается 220В на выходе.

Внимание! В батарейках или в аккумуляторах постоянный ток, так как направление электронов не изменяется. Зарядка предназначена для его трансформации из переменного в постоянный, в таком виде его выдают аккумуляторы.

Гальванический элемент

Какой ток в 220В и больше

Значение проходящей электроэнергии из розетки определяется в Амперах, при этом напряжение на выходе составляет 220 В.  Получается, что сила тока – физическая величина, равная отношению заряда, который проходит через проводник за определенное время. Если к розетке нет подключения, то электрическая цепь считается разорванной.

Электрооборудование

Когда проводка не защищена автоматикой, то мощность находится под контролем, поэтому значение Ампер в розетке разное при напряжении 220В. Показатель силы в этом случае постоянно растёт до тех пор, пока электрическое оборудование не выйдет из строя.

Профессионалы советуют выбирать розетки на 16 и более Ампер, так как они надежнее, проводка выполняется из кабеля на 2,5 мм2. При выборе розетки, рассчитанной на меньшее количество Ампер, защита может не срабатывать, что нередко приводит к авариям на линии.

Перенапряжение (электротехника) — Википедия

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

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

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

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

К причинам перенапряжения можно отнести

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

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

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

Устройства защищающие от перенапряжения[править | править код]

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

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

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