Наведенное напряжение что это. Наведенное напряжение: причины возникновения и меры защиты

Что такое наведенное напряжение в электрике. Как возникает наведенное напряжение на воздушных линиях и в бытовой сети. Какие меры защиты применяются от наведенного напряжения. Как обеспечить безопасность при работе с наведенным напряжением.

Что такое наведенное напряжение в электрике

Наведенное напряжение — это напряжение, возникающее в обесточенном проводнике под воздействием электромагнитного поля расположенного рядом электрооборудования или проводов, находящихся под напряжением. Данное явление представляет серьезную опасность, особенно при работах на воздушных линиях электропередачи.

Причины возникновения наведенного напряжения

Основными причинами возникновения наведенного напряжения являются:

• Электромагнитное влияние параллельно проходящих воздушных линий, находящихся под напряжением
• Воздействие электромагнитных полей работающего вблизи электрооборудования (трансформаторов, генераторов и т.д.)
• Статическое электричество, накапливающееся на проводах
• Грозовые разряды и атмосферное электричество

При этом величина наведенного напряжения зависит от следующих факторов:

• Протяженности параллельного участка линий
• Расстояния между проводами воздействующей и отключенной линий
• Величины рабочего тока и напряжения на влияющей линии
• Метеорологических условий

Особенности наведенного напряжения на воздушных линиях

На воздушных линиях электропередачи наведенное напряжение имеет ряд важных особенностей:

1. Оно может достигать опасных для жизни значений — до нескольких киловольт
2. Наводится по всей длине отключенной линии
3. Не снимается при отключении линии с двух сторон
4. Имеет электромагнитную и электростатическую составляющие
5. Электромагнитная составляющая не устраняется заземлением линии

Все это делает наведенное напряжение на ВЛ крайне опасным фактором при проведении ремонтных и эксплуатационных работ.

Наведенное напряжение в бытовой электросети

В бытовых условиях наведенное напряжение также может возникать, хотя и не в таких опасных масштабах как на ВЛ. Основные случаи его появления:

• Слабое свечение отключенных светодиодных ламп из-за наводки от соседних проводов
• Ложное срабатывание индикаторных отверток при обрыве нуля в розетке
• Наводки на телефонных и слаботочных линиях от силовой проводки

Хотя в быту наведенное напряжение обычно не превышает нескольких вольт, оно может вызывать некорректную работу чувствительной электроники.

Опасность наведенного напряжения

Основная опасность наведенного напряжения заключается в следующем:

• Оно может достигать смертельно опасных значений (несколько кВ)
• Не отключается защитными аппаратами при замыкании
• Сложно обнаружить обычными индикаторами напряжения
• Может возникать внезапно при изменении режима работы влияющих линий
• Способно вызвать пробой изоляции и короткое замыкание

Поэтому работа на линиях с возможным наведенным напряжением требует особых мер безопасности.

Меры защиты от наведенного напряжения

Для обеспечения безопасности при работе с наведенным напряжением применяются следующие основные меры защиты:

1. Заземление отключенной линии в нескольких точках
2. Установка закоротки (перемычки) между фазами
3. Использование экранирующих комплектов
4. Применение указателей высокого напряжения
5. Работа в диэлектрических перчатках и ботах
6. Использование изолирующих штанг
7. Разделение линии на электрически не связанные участки

Только комплексное применение данных мер позволяет обеспечить безопасность персонала при работе на линиях с наведенным напряжением.

Порядок подготовки рабочего места

При подготовке рабочего места на линии с возможным наведенным напряжением необходимо:

1. Отключить линию с двух сторон
2. Проверить отсутствие напряжения указателем высокого напряжения
3. Установить заземления с двух сторон от места работ
4. Проверить отсутствие наведенного напряжения специальным прибором
5. При необходимости установить дополнительные заземления
6. Оградить рабочее место
7. Провести целевой инструктаж бригады

Только после выполнения всех этих мероприятий можно приступать к работе на линии.

Средства индивидуальной защиты

При работе на линиях с наведенным напряжением обязательно применение следующих СИЗ:

• Экранирующий комплект (куртка и брюки)
• Диэлектрические перчатки
• Диэлектрические боты
• Каска защитная
• Защитные очки
• Индивидуальный сигнализатор напряжения

Применение полного комплекта СИЗ позволяет существенно снизить риск поражения наведенным напряжением.

Измерение наведенного напряжения

Для измерения величины наведенного напряжения применяются специальные приборы — измерители наведенного напряжения. Они позволяют безопасно измерить потенциал на отключенной линии. При этом необходимо соблюдать следующие правила:

• Измерения проводить в диэлектрических перчатках и ботах
• Использовать прибор с соответствующим классом точности
• Измерять напряжение между каждым проводом и землей
• Проводить измерения при различных режимах работы влияющих линий

Только правильно проведенные измерения позволяют оценить реальную опасность наведенного напряжения на конкретном участке.

наведенное напряжение — это… Что такое наведенное напряжение?

наведенное напряжение

switching voltage

Большой англо-русский и русско-английский словарь. 2001.

• наведенная эдс
• наведенное перенапряжение

Смотреть что такое «наведенное напряжение» в других словарях:

• Наведенное напряжение — 2.2.16. Наведенное напряжение: опасное для жизни напряжение, возникающее вследствие электромагнитного влияния на отключенных проводах и оборудовании, расположенных в зоне другой действующей воздушной линии или контактной сети… Источник:… …   Официальная терминология

• наведенное напряжение — наведённое напряжение — [Я.Н.Лугинский, М.С.Фези Жилинская, Ю.С.Кабиров. Англо русский словарь по электротехнике и электроэнергетике, Москва, 1999] наведенное напряжение Vi Пиковое значение наведенного напряжения в сигнальных цепях внутри… …   Справочник технического переводчика

• наведенное напряжение (на металлических сооружениях и коммуникациях)

  — Напряжение на металлических сооружениях и коммуникациях, возникающее вследствие электромагнитного влияния тока контактной сети железной дороги и воздушной линии электропередачи продольного электроснабжения. [ГОСТ Р 53685 2009] Тематики… …   Справочник технического переводчика

• ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ЦЕПИ — совокупности соединенных определенным образом элементов и устройств, образующих путь для прохождения электрического тока. Теория цепей раздел теоретической электротехники, в котором рассматриваются математические методы вычисления электрических… …   Энциклопедия Кольера

• импульсное перенапряжение — В настоящее время в различных литературных источниках для описания процесса резкого повышения напряжения используются следующие термины: перенапряжение, временное перенапряжение, импульс напряжения, импульсная электромагнитная помеха,… …   Справочник технического переводчика

• импульсное перенапряжение

  — В настоящее время в различных литературных источниках для описания процесса резкого повышения напряжения используются следующие термины: перенапряжение, временное перенапряжение, импульс напряжения, импульсная электромагнитная помеха,… …   Справочник технического переводчика

• ГОСТ 26599-85: Системы передачи волоконно-оптические. Термины и определения — Терминология ГОСТ 26599 85: Системы передачи волоконно оптические. Термины и определения оригинал документа: 84. Акустооптический коммутационный прибор Оптический коммутационный прибор, в котором оптическая коммутация осуществляется за счет… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

• Клистрон — Не следует путать с Крайтрон. Клистрон в Космическом исследовательском центре в Канберре Клистрон  электровакуумный прибор, в котором преобразование постоянного потока электронов в переменный происходит п …   Википедия

• помехи, наведенные от синфазной составляющей

  — Напряжение между портом связи оборудования и базовым заземлением, наведенное на линию электросвязи линиями передачи переменного тока или линиями переменного тока электрифицированных железных дорог при нормальных условиях работы (МСЭ Т K.54).… …   Справочник технического переводчика

Книги

• Элементарное бытие, Григорий М. Кантор. Я и подумать не успел , как впал в беспечного декарбонизированного комбайнера, неприметно и необратимо отправляющим –Себя в отставку Памяти, оставаясь абсолютнонаедине среди бескрайних… Подробнее  Купить за 199 руб электронная книга

причины возникновения и меры защиты

Ремонтные бригады довольно часто сталкиваются с проблемой наличия напряжения в разорванной цепи. Такое явление случается на воздушных линиях, нередко в бытовой электросети. Это так называемое наведенное напряжение, появляющееся на отключенных проводах вследствие воздействия электромагнитного поля, от работающих рядом электролиний.

Для лучшего понимания эффективности защитных мер при ремонте воздушных линий электропередач (ВЛ) рассмотрим более подробно физическую сущность наводки. Это поможет лучше понять механизмы защиты от поражения током, образовавшимся на отключенных проводах.

Определение наведенного напряжения

Официальная терминология наведённым напряжением называет потенциал, опасный для жизни, возникающий в результате электромагнитных воздействий параллельной воздушной линии или электричества циркулирующего в контактных сетях. Этот потенциал является паразитным, порождённым влиянием функционирующей параллельной линией электрической сети и прямо не относится к транспортируемому току. Отсюда и название – наведённое напряжение.

В чем опасность явления?

Наличие в проводах потенциала, наведённого переменным током или статическим электричеством часто невозможно предсказать. В этом кроется главная опасность наводки. На наведённое напряжение не реагируют штатные защитные приборы. На электромеханика, попавшего под действие наводки, будет действовать ток, пока он самостоятельно, либо с помощью напарника не высвободит руку или другую часть тела, соприкоснувшуюся с оголенным проводом.

Если в результате короткого замыкания на ВЛ произойдёт срабатывание защиты, отключающее рабочее напряжение, провода могут оказаться под наведённым током. Опасность также возникает при появлении грозовых разрядов, в т. ч. и междуоблачных.

Обратите внимание: штатная защита не реагирует на напряжения срабатывания, возникшие в результате наводки. Поэтому при отключенной ВЛ – следует применять особые схемы заземления, позволяющие создавать точки нулевого потенциала в конкретной зоне, при обслуживании линий.

Опасность обусловлена поведением наведённого тока. Дело в том, что источником тока является наводка от соседних ВЛ, распространяющаяся по всей длине провода не одинаково. Поэтому поведение таких токов отличается от привычного для нас рабочего электричества.

Наличие штатного линейного заземления не гарантируют безопасности, а наоборот, сопутствует появлению электрического тока в отсоединённых проводах. Как видно на рисунке 1, максимальный ток находится в точках заземления, то есть на заземляющих ножах.

Рис. 1. Значение напряжений между заземляющими ножами

В некоторых случаях целесообразно отключить заземления ВЛ, а для защиты использовать переносные заземления, которые устанавливают с каждой стороны от места повреждения, как можно ближе к точке проведения работ.

Причины возникновения

Для начала рассмотрим физическую картину возникновение наводки, а потом выясним причины явления в различных ситуациях:

• на воздушной линии;
• электроустановках;
• в квартире;
• электропроводке.

Если расположить параллельно два длинных проводника и по одному из них пропустить переменный ток, то на втором возникнет напряжение. Причём проявится электромагнитное влияние и действие электростатической составляющей. Величины электрических потенциалов на неподключённом проводнике зависят от длины, расстояния между проводами, а также от тока нагрузки. Подобные явления происходят и в реально действующих линиях энергоснабжения.

На воздушной линии (ВЛ)

Ток, который создаёт электростатическая составляющая, имеет одинаковый потенциал по всему проводнику: U_э = k×U_в, где U_э – наведённое электростатическое напряжение, k является коэффициентом ёмкостной связи, а U_в – рабочее влияющее напряжение. Очевидно, что наведённое напряжение зависит от разницы потенциалов на проводах параллельно расположенной влияющей линии.

Заметим, что электростатическое напряжение является результатом не только действия расположенных поблизости электромагнитных полей фазных проводов. Любое статическое электричество вызывает такой же эффект. Например, в северных широтах статическую наводку может вызвать полярное сияние, а также, упомянутые выше грозовые разряды (показано на рисунке ниже).

Рис. 2. Статическое напряжение от полярного сияния

Для устранения электростатического потенциала достаточно заземлить провод в любом месте.

Компонент напряжения электромагнитной составляющей, сильно отличается от статического. Потенциал возникает вследствие действия электромагнитных полей, образованных токами проводов фазы. На рисунке 3 показана схема образования наведённого напряжения.

Электромагнитная составляющая наведённого напряжения

Важные особенности электромагнитной составляющей:

• её величина пропорциональна рабочем току ВЛ;
• зависит от расстояния до влияющей воздушной линии;
• на наведённый потенциал влияет протяжённость взаимодействующих проводов;
• выраженная зависимость от схемы переносного заземления ВЛ и от сопротивления заземления.

Наведённая ЭДС в этом случае вычисляется по формуле:

E = M × L× I, 

Здесь M – коэффициент индуктивной связи, L – протяжённость параллельного участка, I – сила тока влияющей линии.

Как видно из формулы, величина напряжения провода фазы не влияет на ЭДС.

В конкретной точке x наведённое напряжение можно вычислить по формуле:

U = – (E*x)/L+ E/2 , где E – ЭДС, L – длина параллельного следования, x – расстояние от точки вычисления напряжения до начала линии.

Очевидно, что напряжение в точке отсечения (где x  = 0) принимает значение: U = + E/2 , в середине линии (x равняется условной единице) U = 0, а в конечной точке U = – E/2. Понятно, что напряжение уже не является константой на всём участке проводов линии. Оно линейно изменяется между заземлениями, образуя нулевой потенциал в определённой точке. Если заземление одно, тогда положение нулевой точки находится в месте входа заземляющего ножа.

На схемах, приведённых ниже (рисунок 4), видно как распределяется наведённое напряжение. Обратите внимание, как перемещается точка нулевого потенциала и как она зависит от выбранного способа заземления.

Рис. 4. Схемы распределения наводимого напряжения в зависимости от расположения точек заземления

Из схематических изображений видно, как работа обслуживающего персонала одновременно в нескольких местах отключённой ВЛ может представлять опасность. Ввиду несимметрии токов наведённое напряжение может распределиться таким образом, что нулевые потенциалы сдвинутся за пределы рабочего пространства людей. Вследствие этого ремонтники могут оказаться под опасным воздействием наведённого напряжения.

В электроустановках

Ввиду того, что стационарные электроустановки неразрывно связаны с ВЛ, существует вероятность попадания наведённого напряжения на токоведущие части оборудования. Чаще всего это случается при обрыве нуля.

Особенность электроустановок в том, что там используются изолированные кабели, в которых плотно уложены провода. Хотя длина такой проводки обычно незначительна, однако, наводка в кабеле может иметь существенный потенциал (из-за плотного размещения проводов). Поэтому при работе с электроустановками необходимо обеспечивать защитные меры по снятию опасного наведённого напряжения, использовать средства индивидуальной защиты, отвечающие классу напряжения. Необходимо придерживаться ПУЭ, выставлять ограждения для соблюдения безопасных расстояний к токоведущим частям электроприборов.

В квартире

Наводка в обычной бытовой сети наблюдается при обрыве нулевого провода на входе или на участке воздушной линии. Если поискать индикатором фазу в розетке – он покажет напряжение на каждом из выходов. В действительности же, рабочее напряжение существует на проводе фазы, а на нулевом – наблюдается ток наводки. При устранении неисправности всё становится на свои места.

Поскольку поиск и ликвидация неисправности в квартире проводится при отключенных предохранителях, то тем самым обеспечивается необходимая защита.

В электропроводке

Электропроводка в доме монтируется с использованием двух-, а иногда трёхжильных проводов. Обычно кабели укладываются в короба, откуда выходят разветвления. Если выключатель разъединяет нулевой провод, то при такой укладке в нём неизбежно появится наводка. Возникает напряжение безопасной величины, однако его достаточно для зажигания диодного освещения (выключенные диодные лампы тускло светятся). Проблема решается просто – необходимо на выключателе поменять местами провода фазы и нуля.

Известны случаи, когда для заземления розетки использовался провод трёхжильного кабеля. На этом проводнике всегда присутствует довольно ощутимое наведённое напряжение. Поэтому для заземления используйте отдельный одножильный кабель большого сечения и прокладывайте его как можно далее от проводки с номинальными напряжениями.

Меры защиты

Учитывая то, что наведённые токи могут достигать предельно опасных значений, особенно на участках ВЛ или в электроустановках, при их обслуживании следует применять меры защиты [ 2 ]:

• использовать сигнализаторы напряжения;
• обеспечивать безопасный уровень напряжения на участках, где предстоит работа;
• использовать защитную одежду, диэлектрические коврики и т.п.;
• пользоваться указателями напряжения, универсальными электроизолирующими штангами для оценки значений токов наводки.
• применять приспособления для снятия напряжений.

Перед проведением работ на линиях с наводкой устанавливайте переносные заземления с двух сторон повреждённого участка ВЛ на небольшом расстоянии. Заземляйте провода с поверхности земли, используя изоляционные штанги. Выдерживайте расстояния срабатывания защиты заземлений.

На рисунке 5 показано как влияет расстояние от заземления на снижение наведённого напряжения.

Рис. 5. Снижение наведённого напряжения

Измерение напряжения проводите в изолирующих перчатках и ботах, а измерительные приборы располагайте на ковриках или подставках. Используйте только те измерительные устройства, которые предназначены для указанных целей и рассчитаны на измерение в соответствующих пределах. Помните, что штатные защитные приспособления для наведённого тока не предназначены. Нельзя проводить измерения в условиях тумана, осадков, а также при сильном ветре.

Всегда проверяйте наличие фазного тока на всех проводах. Если с помощью прибора УПСФ-10 вы определили линейное рабочее напряжение, то использовать переносное заземление запрещается.

В целях безопасности всегда считайте нулевой кабель таким, что находится под напряжением.

Видео в тему

Определение наведенного напряжения в электрике

Наведённым называют напряжение, возникающее в обесточенном проводнике, находящемся под воздействием располагающегося рядом высоковольтного оборудования или провода. Это явление уникально и представляет собой немалую опасность, по этой причине стоит узнать о нем более подробно.

Воздушная линия электропередачи

Для того чтобы разобраться в природе явления, придётся немного освежить в памяти уроки физики. Итак, что такое наведённое напряжение, и чем оно опасно?

Природа явления

Суть наведённого напряжения в том, что в обесточенном проводнике, который находится рядом с источником электромагнитного поля, возникает опасный потенциал. Источником излучения может стать находящаяся рядом с обесточенным проводом линия ВЛ или другое оборудование, создающее такое поле.

Наиболее ярким примером будет рассмотрение наведённого напряжения на ВЛ (воздушной линии электропередачи). При отключении одного провода от источника тока рядом находящийся провод электропередачи имеет электромагнитное поле, которое, в свою очередь, создаёт потенциал в обесточенном проводнике. Этот потенциал вполне может принимать опасные для здоровья и жизни значения, особенно при расположении рядом мощного источника магнитного поля.

Значение потенциала зависит лишь от рабочего напряжения, токов нагрузки и общего расположения относительно друг друга. Потенциал условно представлен суммой электромагнитной и электростатической частей:

1. Электростатическая составляющая наведённого потенциала обусловлена воздействием на проводник электрического поля рядом расположенного источника, в нашем случае это оставшийся в работе провод. Номинальное значение этого параметра зависит только от электрического потенциала влияющей ВЛ, это значение постоянно наводится действующим рядом источником поля. Наводка осуществляется на всем протяжении отключённого от источника тока проводника. Для снижения её до безопасного уровня достаточно заземлить её на любом участке сети;
2. Электромагнитная часть, она появляется от воздействия магнитных полей, которые создают токи фазных проводов. Отсюда её нестабильность, особенностью проявления этой составляющей служит то, что её значение неизменно на всем протяжении участка сети и не зависит от заземления или изоляции провода от земли. Наводка в этом случае не зависит от включённой линии, а только от параметров магнитного поля и отдаления. При изменении расположения или числе точек заземления на ВЛ меняется лишь расположение точки нулевого потенциала. Само же наведённое напряжение остаётся прежним.

Пикового значения электромагнитная часть достигает на концах взаимного влияния линий, на нашем примере это расположение отключённых линейных разъединителей. В этих точках и измеряется его значение. Стоит отметить, что даже в процессе определения значения обязательно заземление обоих концов ВЛ. Класс оборудования, применяемого для измерения значений и параметров тока, подбирается, исходя из расчётных параметров потенциала, чаще всего используются приборы с пределом измерения не менее 0,5-1 кВ.

В процессе измерения потенциала обязательно соблюдение правил техники безопасности, ввиду того что вольтаж может иметь значение намного выше расчётного. Нарушение правил техники безопасности чревато электротравмой или ожогами.

Понятно, что электростатическую составляющую можно легко исключить и тем самым обеспечить безопасность работы по обслуживанию или ремонту отключённого провода. Но с электромагнитной частью потенциала справиться не так легко. Одним из вариантов борьбы с ним служит процесс разделения линии на отдельные участки, электрически не связанные между собой, либо работы под воздействием напряжения. Согласно нормам ПУЭ, номинальное значение до 25В считается формально неопасным и позволяет проводить работу при строгом следовании правилам техники безопасности .

Тем не менее, на сегодняшний день существует мнение, что требования Правил охраны труда на электрообъектах несколько устарели. Ряд специалистов считает, что заземление воздушной линии электропередачи в одной точке и такелажная схема не обеспечивают безопасность монтажников. По этой причине требуются другие способы обеспечения защиты ремонтных бригад при работе.

Важно! Нужно отметить, что несмотря на приведённый пример, источником наводки тока может служить не только рядом расположенная ВЛ, это просто наиболее яркий случай возникновения этого потенциала. Наведённые токи могут возникнуть в любом проводнике при наличии рядом работающего оборудования, создающего электромагнитное поле, в том числе генератора или трансформатора.

Работа на ВЛ

Явление в быту

Несмотря на сравнительно небольшое напряжение, используемое для бытовых электросетей, наводка токов может возникнуть и внутри дома или квартиры. Достаточно часто это можно видеть на светодиодных лампах или лентах, чей провод включения проходит рядом с кабелем, который находится под напряжением, он и производит наводку напряжения на провод или сами лампы. Под влиянием наведённого тока лампочки начинают светиться.

Также в качестве примера можно рассмотреть розетку при обрыве провода ноля в ней. При использовании индикатора можно обнаружить в розетке две фазы, несмотря на то, что она подключена к однофазной домашней сети. Для исчезновения второй фазы достаточно устранить обрыв.

Схема

Основы безопасности

Явление возникновения напряжения в проводнике под воздействием электромагнитного поля и статического электричества уникально, но вместе с тем оно достаточно опасно. Привычные устройства, обеспечивающие защиту, действуют на него избирательно, либо не действуют вообще. Примером может служить замыкание цепи при попадании в неё человека, в этом случае автоматика просто отключит источник питания. Но при наведённом потенциале сети нет, а, значит, при отключении устройства безопасности не будет. Это служит причиной того, что к наводке тока нужно относится внимательно и осторожно.

Безопасность работы при возможности существования наведённого напряжения обеспечивается, в первую очередь, правилами безопасности. Если есть хоть небольшая возможность его возникновения, то следует измерить вольтаж отключённого провода. При наличии его обеспечить безопасность монтажников. Правила безопасности проведения работ на отключённых линиях электропередач написаны на печальном опыте предыдущих поколений и изучения работы с токами различных типов.

Стоит учитывать! Фактическое значение наведённого напряжения может достигать десятка и более киловольт. Неаккуратное обращение с таким потенциалом может привести к поражению электротоком, вследствие чего к ожогам и другим травмам.

Основными мерами безопасности в этом случае служат:

• работа в средствах индивидуальной защиты: резиновых перчатках, ботах с использованием диэлектрических ковриков и инструментов;
• заземление и выравнивание потенциалов провода заземления и рабочего места электрика;
• при необходимости проведения работ одновременно в нескольких местах обязательно разделение электросети на несколько не связанных между собой участков с последующим их заземлением;
• дублирование заземления, особенно при разъединении основной линии, в этом случае заземление устанавливается с обеих сторон места отреза провода.

Только в этом случае можно приступать к работе, уже не опасаясь замкнуть на себя ток, наводка которого в этом случае затруднена.

При проведении контрольно-измерительных операций также стоит озаботиться безопасностью. Все сборки схем измерений производятся перед подключением, а не в процессе или после него. При изменении контрольно-измерительной схемы её предварительно отключают от линии электропередачи.

Замер

Наведённое напряжение – уникальное физическое явление, в этом случае источником тока служит расположенный неподалёку объект-излучатель. Вполне возможно именно этот эффект и хотел использовать в своей работе Никола Тесла, создавая свою башню для воздушной передачи энергии. Но на настоящее время полезное использование наведённых токов невозможно, а вот борьба с ними продолжается с переменным успехом. Пока наука смогла обеспечить безопасную работу с ним. Но кто знает, что будет дальше. Вполне возможно, именно эффект наведённого напряжения в последующем послужит человечеству для передачи энергии на расстояния без использования линий проводников.

Видео

Оцените статью:

Наведенное напряжение и защита от него

Возникновение наводки на воздушных линиях электропередачи и в электроустановках, связанных с ними, представляет опасность не меньшую, чем присутствие рабочего напряжения на них. Также данное явление возникает в бытовых условиях в сети 220 В, поэтому необходимо понимать природу возникновения и меры защиты от наведенного напряжения, о чем мы и поговорим далее.

Причины возникновения

Наведенное напряжение возникает на выведенной в ремонт и обесточенной воздушной линии электропередач (ВЛ), вследствие влияния на нее электромагнитного поля расположенной в непосредственной близости работающей электроустановки или другой ВЛ, которая находится под напряжением. Таким образом, ВЛ, которая проходит параллельно отключенной линии, наводит сторонний потенциал, который представляет существенную опасность для обслуживающей ремонтной бригады. Значение наведенного напряжения в проводе изменяется в зависимости от протяженности участка, на котором ВЛ идут параллельно, тока нагрузки и величины рабочего напряжения, отдаленности фазных проводов, метеорологических условий. Потенциал, который наведен на ВЛ, объединяет в себе два вида воздействия – электромагнитную и электростатическую составляющую:

• Электромагнитная часть появляется под действием магнитного поля, возникающего от протекания тока по работающей рядом ВЛ. Отличительной особенностью данной составляющей является то, что при заземлении даже в нескольких местах линии, она не изменяет свою величину. Единственное, что можно изменить с помощью заземлений – это расположение точки нулевого потенциала.
• Электростатическая часть, в отличие от электромагнитной, устраняется путем заземления линии в ее концах и в месте ведения работ. Снизить же величину наведенного напряжения возможно установив заземление хотя бы в единственной точке ВЛ.

Давайте рассмотрим подробнее, что это такое – наведенное напряжение и природу его возникновения. Чтобы понять, как оно появляется, обратимся к фото, на котором изображен проводник:

Имеется проводник, обозначенный на картинке как А-А. При протекании по нему переменного тока создается электромагнитное поле, интенсивность которого уменьшается по мере отдаления от проводника (на изображении можно заметить снижение яркости окраски). Также изменяются пульсации электромагнитного поля с изменением направления и величины тока. При попадании в поле любого другого проводника в нем индуцируется наведенное напряжение. Ниже на картинке показаны проводники с подключенными измерительными приборами для определения величины напряжения:

Какое значение считается опасным для персонала? Считается, что если на отключенной ВЛ присутствует наведенное напряжение и его значение не превышает 25 В, то ремонтные мероприятия производятся с применением обычных средств защиты. В случае превышения безопасной величины следует пользоваться специальными средствами защиты и выполнять технические мероприятия, обеспечивающие требуемую степень защиты от опасного воздействия наведенного потенциала. Такими мерами безопасности могут быть разземление вначале и конце линии, разрез провода, установка заземления на участках ВЛ.

Узнать о том, какие электрозащитные средства используют в установках выше 1000 Вольт, вы можете из нашей статьи!

В чем опасность явления?

Наведенное напряжение можно считать более опасным и коварным в отличие от рабочего в силу того, что на него никак не реагирует защитная аппаратура. Например, при попадании под него ремонтного персонала, работник будет находиться под опасным воздействием до момента освобождения от его влияния. А вот если на человека воздействует рабочее напряжение, то срабатывает защита и происходит автоматическое отключение, вследствие короткого замыкания.

Кстати, о коротком замыкании (КЗ). При КЗ в рабочей линии происходит наводка на отключенную ВЛ и многократное превышение тока, что, естественно, отражается на персонале, занятом ремонтом на отключенной ВЛ. Последствия могут быть весьма плачевными – от сильных ожогов, до протекания тока по жизненно важным органам с их поражением, вплоть до летального исхода. Поэтому не нужно пренебрегать правилами безопасности при проведении работ на отключенных ВЛ.

Что же делать в случае попадания человека под наведенное напряжение? Как избавиться от его воздействия? Необходимо устранить протекание тока через тело человека. Для этого понадобится соединить опасную часть электроустановки с «землей», набросив на нее заземление.

Наводка в квартире

Не считая ВЛ и электроустановок, наведенное напряжение может также возникать в квартире и в частном доме в сети 220 В. Так называемая «наводка» появляется в кабеле, проложенном опять же рядом с проводом, по которому протекает ток. Для примера приведем ситуацию, когда при выключенном выключателе на диодных лампочках появляется еле заметное свечение. Происходит это из-за того, что рядом с проводом, питающим лампы, проложен проводник с фазной жилой. А действие электромагнитного поля никто не отменял. Отсюда и возникает небольшая наводка, величины которой достаточно для того, чтобы «подсветить» светодиоды.

Еще один случай – это наводка в розетке. Возникает она, если произошел обрыв нулевого провода. Тогда при измерении индикатором на клеммах розетки получим две фазы. Но на самом деле, фазный провод как был один, так и останется, а «вторая фаза» пропадет, как только нулевой провод будет заново подключен.

С примером опасного влияния наводки вы можете ознакомиться на видео:

Реальный пример

Вот мы и рассмотрели, что такое наведенное напряжение, чем опасно это явление и какие меры защиты нужно предпринимать для того, чтобы обезопасить персонал от поражения электрическим током. Надеемся, предоставленная информация была для вас понятной и полезной!

Наверняка вы не знаете:

Наведенное напряжение, что это такое, как защитится

Наведенное напряжение — невидимый враг, который в электрических сетях с высоким U может привести к сильным ожогам, нарушению работы внутренних органов и даже смерти.

В бытовой сети такие риски отсутствуют из-за низкого потенциала, но игнорировать опасность все равно не стоит.

Ниже рассмотрим, что такое наведенное напряжение, и как от него защититься. Укажем причины появления такого фактора на ВЛ (высоковольтной линии), в проводке, квартире и электрических установках.

Знание этих особенностей позволит защититься от негативных воздействий и лучше понимать природу электрического тока в целом.

Что это такое?

Под термином «наведенное напряжение» скрывается потенциал, который возникает в зоне электромагнитного влияния действующих электроустановок или проводников электротока.

Такая наводка может возникать в зоне высоковольтных линий, электрических установок высокого U и даже бытовой сети. Явление наведенного напряжения состоит из 2-х составляющих, которые рассмотрим подробнее.

Электростатика

Создание потенциала объясняется распространением электрического поля от источника электричества, находящегося в непосредственной близости.

Наибольшее воздействие характерно для двух проводов, которые расположены рядом и находятся параллельно друг относительно друга. При этом один находится под U, а второй нет.

Величина наведенного напряжения зависит от следующих аспектов:

1. Размер разности потенциалов.
2. Расстояние от источника питания с напряжением до другого элемента.

Для лучшего понимания систему можно сравнить с одним или несколькими конденсаторами. Формально наводка формируется по всей длине проводника.

Во избежание накопления заряда необходимо заземлить отключенный проводник. В таком случае наведенное напряжение пойдет в землю, а работа будет безопасна для человека.

Для расчета статического напряжения необходимо перемножить два элемента:

1. Коэффициент емкостного воздействия. Его размер можно получить в справочнике, а сам параметр зависит от расстояния до источника U и типа проводника.
2. Рабочее напряжение.

Чем больше U и чем ближе находится проводник, тем выше наведенный параметр.

Для расчета максимального наведенного напряжения применяется формула:

Электромагнитная составляющая

Существует еще один тип наводки — ЭМ наведенное напряжение. Его суть состоит в распространении магнитного поля на определенной территории во все стороны от проводника.

Чем сильнее ЭМ поле, тем выше наведенное U в отключенном проводнике.

Наведенная ЭДС в отключенной линии электропередача будет равна:

При заземлении проводника в месте соединения с землей потенциал будет равен нулю, но по мере удаления от этого места он увеличится. Это означает, что максимальный параметр разницы потенциалов будет на наиболее удаленных концах линии (ВЛ или КЛ).

Напряжение в точке х относительно земли будет равно:

В чем опасность?

Наведенное напряжение имеет не меньшую опасность, чем обычный потенциал. Если при КЗ проводника работает релейная защита и отсекает аварийный участок, в случае с наведенным U все сложнее. Здесь защитные устройства не сработают, поэтому человек может оказаться под длительным воздействием негативных факторов.

При КЗ на рабочей линии, которая находится возле отключенного участка, на обесточенной ВЛ наведенное напряжение увеличивается в несколько раз. В результате ремонтный персонал оказывается под действием наведенного U, что может привести к ожогам и даже остановке сердца. Величина параметра может достигать 10-20 тысяч Вольт.

В ПУЭ прописано, что U выше 25 В уже опасно для здоровья человека. Вот почему важно внимательно подходить к этому обстоятельству и принимать меры, обеспечивающие дополнительную защиту. Как защититься от проводки, будет рассмотрено ниже в статье.

Читайте также:

Причины появления

При рассмотрении вопроса, связанного с наводкой, важно понимать причины его появления. Для лучшего понимания рассмотрим несколько ситуаций — для квартиры, электрической проводки, электроустановок и ВЛ.

В квартире

Наводка в обычной сети 220 В появляется при обрыве 0-го проводника на ВЛ или до входа в квартиру (дом). Если проверить напряжение с помощью индикатора, лампочка будет светиться в любом из отверстий.

На самом деле, U присутствует только на одном из проводов (фазном), а второй принимает наведенный потенциал. Появляется такое явление, как две фазы в розетке.

После восстановления линии или возврата нуля ситуация нормализуется.

При выполнении ремонтных работ в квартире необходимо отключить входной автомат или достать предохранители, чтобы исключить попадание под напряжение.

В электропроводке

Одним из признаков наведенного напряжения является свечение экономки при отключенном свете. При этом напряжение может достигать 40-60 В.

Такая ситуация возникает при параллельной прокладке линий, питающих розетки и осветительные устройства в квартире.

Для устранения проблемы необходимо пересмотреть маршруты проводки и убедиться в правильности выполнения заземления или зануления.

Но существует еще одна причина. При создании проводки используются 2-х или 3-х жильные провода. Как правило, кабельная продукция укладывается в короба, откуда проводники направляются к своим потребителям.

Если выключатель разделяет не фазный, а нулевой провод, появляется наведенное U. Оно имеет небольшую величину, как отмечалось выше, но ее достаточно для зажигания диодного освещения.

Для решения проблемы необходимо поменять фазу и ноль местами. Сделать это не всегда удается, ведь один из проводов с коробки идет напрямую к источнику света и не проходит через выключатель.

В электроустановках

Выключатели, силовые трансформаторы, трансформаторы тока и напряжения, а также другие электроустановки неизбежно связаны с линией электропередач. Вот почему они часто попадают под наведенное напряжение и чаще всего это происходит при обрыве 0-го проводника.

Во многих электроустановках применяются изолированные кабели, внутри которых находятся плотно уложенные проводники.

Несмотря на небольшую длину участков, может появляться сильная наводка с большими рисками для персонала. Вот почему при выполнении таких работ важно принимать защитные меры, использовать СИЗ и следовать требованиям ПУЭ.

На линии электропередач

Выше мы отмечали, что электростатическая составляющая наводки имеет идентичный потенциал по всей длине проводника. Для расчета нужного значения коэффициент емкостной связи умножается на рабочее влияющее напряжение.

Для обеспечения защиты работников достаточно одного заземления в любой точке.

Отметим, что статическое U может возникнуть не только при наличии рядом ЭМ полей, но и других факторов — молнии или полярного сияния.

Читайте также:

В случае с электромагнитной составляющей, ситуация обстоит по-иному. Этот параметр зависит от расстояния до ВЛ под напряжением, величины рабочего тока, длины линии и сопротивления заземления.

Для расчета наведенного U необходимо перемножить три элемента:

• коэффициент индуктивной связи;
• длина участка параллельно расположенной линии;
• сила тока ВЛ под напряжением.

В отличие от электростатической составляющей, заземления в одной точке недостаточно. Это связано с тем, что потенциал в заземленной точке будет нулевым, но при удалении от этого участка он увеличивается. Чем дальше провод от места заземления, тем выше наводка.

Вот почему при одновременной работе в разных местах персонал может оказаться под действием опасного U. Чтобы избежать проблем, необходимо установить заземление непосредственно в месте работы.

Как защититься, меры безопасности

Из сказанного видно, что наведенное напряжение несет большие риски, что требует ответственности реализации мероприятий по защите людей от попадания в опасную зону.

Организационные меры безопасности:

1. Работники, выполняющие работы в области наводки, должны иметь 3-ю группу по электробезопасности, а руководитель работ — 4-ю.
2. Наличие опыта работ по ремонту и обслуживанию силовых линий, а также элементов молниезащиты.
3. Организация параметра безопасности возле рабочего места, выполнение мероприятий, указанных в заявке и наряде-допуске.
4. Нулевой провод в измеряемой группе считается таковым, что находится под U.
5. Начало и завершение работ оформляется в письменном виде. Как правило, заполняется журнал допуска с подписью работников, заполняется наряд-допуск.

Измерения и работы нельзя проводить в условиях сильного тумана или ветра, осадков или плохой видимости. Если в процессе измерений работник выявляет поврежденный элемент ВЛ или КЛ, работы останавливаются до устранения неполадки.

При работе на линиях с наводкой необходимо учесть следующие нюансы:

1. Заземление должно находиться в зоне видимости рабочего места.
2. При наличии только статического напряжения достаточно одного заземления, но для надежности лучше установить заземлитель в двух местах. Если одно из устройств выйдет из строя, второе подстрахует.
3. В случае с электромагнитной проводкой принимаются более серьезные меры безопасности. В этом случае заземление ставится непосредственно на рабочем месте. В этом случае наведенный потенциал в месте выполнения работ будет равен нулю.

Заземление — надежный способ защититься от наведенного напряжения. Но даже в этом случае отключенная линия будет находиться под негативным воздействием.

Для работы можно выбрать один из вариантов:

1. Отключение электроустановок, которые находятся параллельно к рабочей линии. В таком случае ремонтные работы должны выполняться как можно быстрее, чтобы исключить простой потребителей без электричества или длительное снижение надежности сети.
2. Разделение ремонтируемой линии на несколько участков, которые не имеют электрической связи. Здесь работает принцип, который упоминался выше. Речь идет о том, что величина наводки напрямую зависит от длины участка.
3. Работы под напряжением или с его отключением, но с применением специальных средств персональной защиты. В таком случае действия работника несколько скованы, но зато удается избежать отключения или снижения надежности сети.

Для обеспечения личной безопасности применяются следующие изделия:

1. Сигнализаторы напряжения — показывают факт наличия U или наводки.
2. Применение защитной одежды и ковриков на диэлектрической основе во избежание прохождения тока через организм человека.
3. Использование указателей напряжения, а также электроизолирующих штанг для проверки уровня наведенного U.
4. Работа в ботах и изолирующих перчатках.

При использовании измерительных устройств и СИЗ необходимо ориентироваться на класс U, для которого они предусмотрены.

Читайте также:

Итоги

Опасность наведенного напряжения нельзя недооценивать. При отсутствии необходимой защиты и нахождении отключенной линии в зоне влияния проводника под напряжением наводка может оказаться опасной для жизни.

Осознание возможных рисков, установка заземлений, следованием правилам ПУЭ и применение СИЗ позволяет свести опасность к минимуму.

Эти правила обязательны к выполнению в электроустановках, на КЛ и ВЛ, а также должны приниматься во внимание при выполнении работы в бытовой сети 220 В.

Наведенное напряжение. Причины возникновения и опасность

Наводка напряжения на линиях воздушной электропередачи возникает не так уж редко. Это наведенное напряжение также возникает в бытовых условиях и в электроустановках, связанных с линиями электропередач. Это явление создает такую же опасность для жизни человека, как и рабочее напряжение. Для того, чтобы правильно защитить себя от такого опасного явления, необходимо рассмотреть природу его появления.

Причины возникновения

Наведенное напряжение может появиться на воздушной линии электропередач, которая выведена в ремонт и отключена от питания, из-за воздействия на нее находящейся рядом действующей электроустановки, либо другой линии под напряжением. Действие оказывает не сама линия или электроустановка, а их электромагнитное поле.

Поэтому, воздушная линия, параллельно протянутая возле обесточенной линии, наводит внешний потенциал, представляющий большую опасность для ремонтного и обслуживающего персонала. Величина такого наведенного напряжения не является постоянной, и меняется в зависимости от длины участка линии, параллельной действующей, а также значения рабочего напряжения, тока нагрузки, удаленности фазных проводников, погодных условий.

Наведенное напряжение на линии электропередач разделяется по видам воздействия:

• Электромагнитная часть. Возникает вследствие воздействия магнитного поля, появляющегося от течения электрического тока по действующей линии электропередач. Особенностью и отличием такой составляющей является фактор того, что при заземлении линии в разных нескольких местах, электромагнитное влияние не исчезает и ее величина остается прежней. Влияет разве что нахождение точки нулевого потенциала.
• Электростатическая составляющая. Она отличается от электромагнитной тем, что исчезает путем подключения заземления на краях линии и в месте производства работы. Уменьшить значение наведенного напряжения можно путем заземления одной точки линии.

Разберемся, отчего возникает наводка, и каков его принцип действия. На рисунке изображен проводник А-А. При прохождении по нему переменного тока образуется электромагнитное поле, действие которого снижается по мере удаления от провода (окраска менее яркая).

Пульсации электромагнитного поля также изменяются при изменении величины электрического тока и его направления. Если в это поле попадает другой проводник, то в нем возникает наводка. На рисунке показаны провода с подсоединенными приборами измерения для контроля значения напряжения.

Необходимо определить, какая величина напряжения будет опасной для человека, обслуживающего линию электропередач. Принято считать, что наличие на отключенной воздушной линии наведенного напряжения не более 25 вольт, предполагает применение защитных мер обычного использования.

Если это значение будет превышено, то требуются специальные средства безопасности и осуществление мероприятий, создающих необходимую степень защиты от опасного действия потенциала напряжения. Такими мерами являются отключение заземления по концам линии, подключение заземления на рабочем участке воздушной линии, а также возможен разрез проводника на отдельные части.

Опасность наведенного напряжения

Это явление считается более опасным и уникальным в отличие от действующего рабочего напряжения, ввиду того, что защитные устройства на него не действуют. Если электромонтер попадет под наводку, то под его действием он будет находиться, пока не освободится от него. А при воздействии рабочего напряжения срабатывает устройство защиты и электричество автоматически отключается.

При коротком замыкании на действующей линии осуществляется наводка на обесточенную линию, и ток возрастает в несколько раз. Это оказывает опасное воздействие на ремонтный персонал, работающий на обесточенной линии передач. Последствия таких наведений напряжения бывают очень серьезными: сильные ожоги тела, поражения током важных органов, летальные исходы. Поэтому необходимо соблюдать правила безопасности при работах на выключенных линиях электропередач.

Наведенное напряжение может достигать несколько десятков киловольт. Иногда приходится работать одновременно в нескольких местах. Работая с вышки, ее обязательно необходимо заземлить. При этом нельзя забывать о выравнивании потенциала провода заземления и корзины вышки, с которой производится работа. При заземлении линии по ее концам, на участке работы напряжение может превысить допустимую величину, так как нулевой потенциал сместится в точку между заземлениями. Если возникла необходимость работы на линии в нескольких местах, то вся линия должна быть разделена на отдельные участки, электрически не связанные между собой. На таком участке можно приступить к ремонту, заземлившись в одной лишь точке.

Для гарантии безопасности необходимо устанавливать на рабочем месте два заземления. Случится что-нибудь с одним заземлением – подстрахует второе. Это особенно необходимо, если предстоит разъединить провод. До разъединения провода заземление следует устанавливать с обеих сторон от места предполагаемого разрыва с обязательным подсоединением их к одному заземлению.

Теперь можно разъединить шлейф, не опасаясь, что замкнете на себя уравнительный ток между концами провода. Заземлив линию в единственной точке на участке только на месте работы, можете быть уверены, что вашей жизни ничто не угрожает.

Нельзя забывать об основных мерах безопасности при осуществлении различных измерений на линии. Соединительные провода, вольтметр и рама разъединителя могут быть под напряжением, поэтому для безопасности необходимо перед измерением собрать схему измерений, а потом уже подключать ее к проводникам фаз.

Соединительные проводники должны иметь изоляцию, которая рассчитана на минимальное напряжение 1 кВ. Работники должны находиться в диэлектрических перчатках и ботах. Если при измерении напряжения будет нужно изменить пределы шкалы прибора, то сначала отключают от напряжения всю схему измерений от воздушной линии.

Наведенное напряжение в квартире

Явление наводки напряжения кроме воздушных линий может возникать и в бытовых условиях в квартире, либо собственном доме в бытовой сети. Наводка возникает в кабеле, находящемся рядом с проводником, подключенным к бытовой сети. Рассмотрим это на примере.

При отключенном выключателе на лампах освещения, которые имеют в своей конструкции светодиоды, может появиться слабое свечение. Это явление образуется вследствие расположенного рядом проводника питания фазного напряжения. Поэтому при воздействии электромагнитного поля возникает наведенное напряжение, хотя и незначительное, но достаточное для слабого свечения светодиодов.

Другим примером может служить наведенное напряжение в розетке. Она появляется в том случае, если образовался обрыв провода ноля. При этом, измеряя индикатором в розетке напряжение, обнаруживаются две фазы. На самом деле фаза одна. Вторая фаза исчезнет после устранения обрыва нулевого проводника.

Похожие темы:

Что такое наведенное напряжение и чем оно опасно?

Возникновение наводки на воздушных линиях электропередачи и в электроустановках, которые связаны с ними могут представлять опасность. Именно поэтому, вам детально необходимо разобраться с тем, что представляет собою наведенное напряжение.

Также подобное явление может возникать в бытовых условиях в сети 220 Вольт. Именно поэтому, вам обязательно необходимо понимать природу возникновения и меры защиты от наведенного напряжения.

Блок: 1/4 | Кол-во символов: 431
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/navedennoe-napryazhenie.html

Как оно возникает

Рассмотрим вполне рядовую ситуацию. Существует некая линия электропередач, на которой в данный момент отсутствует потенциал. Это может быть не введенная в эксплуатацию линия, либо действующий объект, на котором выполняются ремонтные работы. На любом из участков этого проводника может располагаться другая линия, либо электроустановка, через которую протекает электрический ток. Если проводники расположены параллельно, возникает эффект трансформатора: влияющая линия (находящаяся под напряжением), оказывает индуктивное воздействие на отключенную. Благодаря этому, через пассивный проводник начинает протекать электрический ток, и возникает разность потенциалов, которая может иметь значение, аналогичное напряжению в источнике.

Если обесточить любую из ЛЭМ на иллюстрации, то под влиянием соседних проводников (находящихся под напряжением), на отключенных проводах возникнет наведенное напряжение.

Если на пассивной линии начать работы, не предприняв особых мер безопасности, можно получить поражение электротоком, вплоть до летального исхода.

Блок: 2/9 | Кол-во символов: 1065
Источник: https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/navedennoe-napryazhenie.html

Природа явления

Возникновение побочного или наведенного напряжения в проводнике происходит по такому же принципу, как и напряжение во вторичной обмотке трансформатора. Суть явления в следующем:

1. при движении электротока вокруг проводника возникает магнитное поле;
2. изменение силы тока и его направления вызывает изменение магнитного поля;
3. меняющееся магнитное поле разделяет разноименные заряды, что приводит к появлению разности потенциалов, то есть к напряжению.

Если не вдаваться в физические тонкости, напряжение наводки — это возникновение разности потенциалов в металлическом проводнике, который не подключен к источнику электротока, под действием электрического тока в расположенном рядом с ним другом проводнике. Чем ближе находятся проводники друг к другу и чем выше разность потенциалов в подключенном к сети проводнике, тем большее напряжение на изолированном проводнике.

Воздействие наведенного электротока имеет две составляющие: электромагнитную и электростатическую. Первая не составляет угрозы для жизни человека, но может сказываться на работоспособности некоторых приборов и устройств. Вторая более опасна для человека, при напряжении более 25 V принимают дополнительные меры безопасности.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 1219
Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/napryazhenie/mehanizm-vozniknoveniya-navedennogo-napryazheniya-i-mery-zaschity-ot-nego.html

Определение наведенного напряжения

Со статикой определились, формально можно вычислить значение ЭДС для каждого участка работы. Однако при наличии нормального заземления (по краям и в точке работ), опасность практически нулевая.

А вот с электромагнитным наведением придется потрудиться. Если участок относительно небольшой, можно просто замерять разницу потенциалов на концах пассивного проводника.

Важно: Измерения проводятся с соблюдением всех мер защиты, как на реально работающей электроустановке.

Разумеется, все измерения проводятся при наличии нормальной токовой загрузки влияющей линии. То есть при условиях, когда наведенное напряжение достигает максимального значения.

Методика измерения следующая:

Общий принцип сводится к замеру разницы потенциалов между реальной «землей» и предполагаемой точкой нулевого потенциала, то есть временным заземлением обесточенного проводника. Расстояние от «земли» до точки нулевого потенциала должно быть не менее 15–20 м.

К измерительному зонду присоединяется гибкий медный провод, сечение которого позволяет выполнять работы с таким напряжением. Второй конец проводника соединяется с измерительным прибором. Вторая клемма прибора соединяется с реальной «землей».

Измерение проводится минимум двумя работниками. Один находится у прибора, а второй набрасывает зонд на измеряемый проводник.

Точки замера определяются перед началом операции, значение методично фиксируется первым оператором на графике.

При переходе на иной участок, схема измерения разбирается, демонтируется временное заземление. Оборудование переносится на новое место, где монтируется снова, с учетом зоны проведения измерений.

Важно: Наведенное напряжение измеряется не для статистики. Графики с результатами сдаются в отдел обеспечения безопасности работ на электроустановках. На основании этих данных планируются мероприятия по защите персонала при проведении ремонтных работ или укладке новых линий электропередач.

Решения принимаются в случае, когда на проводниках и стальной обвязке (растяжки, бандажи, и прочее) остается напряжение выше 42 вольт.

Меры безопасности при определении наведенного напряжения

1. Персонал должен иметь группу электробезопасности не менее III, а руководитель работ не менее IV.
2. Желателен опыт работы по монтажу и обслуживанию линий молниезащиты и силовых линий.
3. Вокруг зоны проведения измерений организуется периметр безопасности.
4. В целях безопасности, нулевой кабель в измеряемой группе, принято считать находящимся под напряжением.
5. Начало и окончание работ оформляются документально.
6. Запрещается проводить измерения в условиях осадков, сильного тумана, недостаточной видимости, сильном ветре.
7. Если на измеряемом участке обнаруживается повреждения опоры, изолятора или высоковольтного кабеля, работы прекращаются до устранения проблемы.

Блок: 5/9 | Кол-во символов: 2783
Источник: https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/navedennoe-napryazhenie.html

Факторы опасности и меры защиты

Считается, что разность потенциалов от наводки более опасна, чем обычная. Штатные защитные устройства не рассчитаны на противодействие от нее. При работе на высоковольтных ЛЭП на отключенной линии может возникнуть разность потенциалов в несколько киловольт. Выполнение работ с вышек или работа кранов вблизи ЛЭП выполняется по допуску и с применением дополнительных защитных мер, так как на металлической части оборудования и техники может возникнуть разность потенциалов. Это грозит поражением людей электротоком и поломкой техники.

Необходимые меры безопасности прописаны в правилах техники безопасности при выполнении соответствующих работ. Самым простым и эффективным является устройство заземления отключенной линии. Для надежности заземляющий контур имеет две линии, дублирующие друг друга. При случайном обрыве одной заземление будет осуществляться по другой. Протяженные линии разбивают на отдельные участки, которые заземляются по отдельности.

Следует помнить о технике безопасности и средствах индивидуальной защиты и при проведении измерительных работ. Схема измерений собирается заранее, а потом подключается к проводникам под действующим напряжением или предполагаемом наведенном.

Требования по ТБ:

1. на руки одеваются диэлектрические перчатки;
2. на ноги — резиновые боты, прошедшие проверку и имеющие соответствующую бирку;
3. одежда должна быть сухой, все работы не должны выполняться под дождем.

Все соединительные провода должны иметь исправную изоляцию, рассчитанную на разность потенциалов не менее 1 kV. При необходимости изменения пределов шкалы измерительного прибора отсоединяют всю измерительную схему от воздушной линии.

Блок: 3/4 | Кол-во символов: 1686
Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/napryazhenie/mehanizm-vozniknoveniya-navedennogo-napryazheniya-i-mery-zaschity-ot-nego.html

Причины возникновения

Наведенное напряжение в большинстве случаев будет возникать на выведенной в ремонт и обесточенной воздушной линии электропередач. Также возникновение может произойти в том случае если рядом с высоковольтной линией будет располагаться электромагнитное поле. Таким образом, ВЛ, которая приходит параллельно отключенной линии наводит сторонний потенциал, который в дальнейшем будет предоставлять опасность для ремонтной бригады.

На данный момент значение наведенного напряжения в проводе может меняться в зависимости от протяженности участка, на котором ВЛ будут идти параллельно. Также на изменение значения будет влиять отдаленность фазных проводов, метеорологических условий. Потенциал, который будет наведен на ВЛ может объединять в себе два вида воздействия – электромагнитную и электростатическую составляющую:

• Электромагнитная часть будет появляться под действием магнитного поля, которая возникает от протекания тока по работающей рядом ВЛ. Отличительной особенностью считается то, что при заземлении, даже в нескольких местах линии она не будет изменять свою величину. Единственное, что можно будет изменить с помощью заземления, так это то, что это расположение точки нулевого потенциала.
• Электростатическая часть в отличии электромагнитной устраняется путем заземления линии в ее концах и вместе ведения работ. Чтобы снизить величину наведенного напряжения необходимо установить хотя бы в одной точке ВЛ.

Узнайте, также про переносное заземление и его принцип работы.

Теперь необходимо более детально разобраться про наведенное напряжение и природу его возникновения. Чтобы понять, как оно появляется изучите фото, которое расположено ниже:

Если будет иметься проводник, который на картинке обозначен, как А-А. Если по нему будет протекать переменный ток, тогда будет создаваться электромагнитное поле интенсивность, которого будет уменьшаться по мере отдаления от проводника. Также могут изменяться пульсации электромагнитного поля с изменением направления и величины тока. Если в поле попадет любой другой в нем может индуцироваться наведенное напряжение. Ниже на картинке будут показаны проводники с подключенными измерительными приборами для определенной величины напряжения:

На данный момент многие не знают, какое значение будет опасным для персонала? Если на отключенной ВЛ будет присутствовать напряжение и его значение не будет превышать 25 В. Все ремонтные мероприятия будут проводиться с применением обычных средств защиты. Если величина будет превышена, тогда необходимо будет пользоваться специальными средствами защиты и выполнять разнообразные технические мероприятия. На данный момент такими мерами безопасности могут быть разземление вначале и конце линии, разрез провода.

Блок: 2/4 | Кол-во символов: 2723
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/navedennoe-napryazhenie.html

Наводка в бытовой сети

В квартире, частном доме или офисном помещении тоже можно встретить явление наводки напряжения. Обычно провода с питанием 220 V имеют две жилы: фазу и ноль. При обрыве нулевого провода в нем появляется небольшая разность потенциалов. Если в розетке с обрывом «ноля» искать фазу индикатором напряжения, то измерительный прибор покажет ее сразу на двух контактах, а на самом деле фаза только на одном контакте, на другом — напряжение наводки.

Такая ситуация может ввести в заблуждение при выполнении электроремонтных работ в квартире. При устранении обрыва нулевого провода все приходит в норму — фаза одна и там, где ей полагается быть.

Еще одно проявление наведенного напряжения — это легкое свечение светодиодных ламп в выключенном состоянии. Светодиоды чувствительны к небольшому по величине напряжению. При наводке возникает разница потенциалов всего в несколько вольт, но этого достаточно для испускания небольшого по интенсивности светового потока светодиодами, видимого лишь в темноте.

Дополнительных мер защиты в быту от действия наводки не требуется, так как разница потенциалов в несколько вольт не составляет угрозы для здоровья человека. Обычные автоматические выключатели и устройства защитного отключения вполне справляются с потенциальной угрозой от электрического тока. Достаточно помнить о возможности неправильного определения фазного провода при обрыве нулевого.

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1415
Источник: https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/napryazhenie/mehanizm-vozniknoveniya-navedennogo-napryazheniya-i-mery-zaschity-ot-nego.html

Наводка в квартире

На данный момент многие специалисты утверждают, что наведенное напряжение также может возникать в квартире и в доме в сети 220 Вольт. «Наводка» в большинстве случаев будет проявляться в кабеле приложенным рядом с проводом, по которому будет протекать ток. Например, когда при включенном выключателе на диодных лампочках еле заметное свечение. Произойти подобная ситуация в большинстве случаев может из-за того, что рядом с проводом будет проложен проводник с фазной жилой.

В результате воздействия электромагнитного поля и будет возникать небольшая наводка. Ее величины будет вполне достаточно для того, чтобы осветить небольшие светодиоды. Иногда наводка также может возникать и в розетке. Возникает она в том случае, если происходит, обрыв нулевого провода. Чтобы более детально ознакомиться с примером влияния наводки, вам необходимо посмотреть видео.

Теперь вы точно знаете, что такое наведенное напряжение и чем оно опасно для жизни человека. Надеемся, что эта информация была полезной и интересной.

для чего нужно повторное заземление ВЛИ?

Блок: 4/4 | Кол-во символов: 1066
Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/navedennoe-napryazhenie.html

Наведение напряжения на домашних линиях электропроводки

Разумеется, речь не идет о значениях в сотни или тысячи вольт. Однако 40–60 вольт можно получить, а это уже опасно для жизни. Наверное, многие наблюдали блеклое свечение экономных ламп при выключенном освещении. Это признак наличия наведенного напряжения. Как правило, такие ситуации возникают при параллельной укладке линий питания розеточной сети и освещения.

При проведении работ опасаться нечего: вы все равно отключаете от вводного напряжения всю домашнюю сеть. А для локализации проблем вроде светящихся экономок, следует пересмотреть маршруты укладки проводов, и проверить рабочее заземление и зануление.

Блок: 8/9 | Кол-во символов: 668
Источник: https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/navedennoe-napryazhenie.html

Кол-во блоков: 11 | Общее кол-во символов: 13056
Количество использованных доноров: 3
Информация по каждому донору:

1. https://ProFazu.ru/elektrosnabzhenie/bezopasnost-elektrosnabzhenie/navedennoe-napryazhenie.html: использовано 3 блоков из 9, кол-во символов 4516 (35%)
2. https://vse-elektrichestvo.ru/elektromontazh/zazemlenie/navedennoe-napryazhenie.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 4220 (32%)
3. https://220v.guru/fizicheskie-ponyatiya-i-pribory/napryazhenie/mehanizm-vozniknoveniya-navedennogo-napryazheniya-i-mery-zaschity-ot-nego.html: использовано 3 блоков из 4, кол-во символов 4320 (33%)

Индуцированное напряжение — обзор

3 РАЗРЫВ ПЛАЗМЫ

Во время разрыва плазмы напряжение пробоя на изолированных частях может упасть до ≈120 В. Таким образом, оценки верхнего предела для индуцированных напряжений на крионасосе необходимы для случаев гашения тепловой энергии (TEQ) и текущее гашение (CQ).

Большое общее удельное сопротивление крионасоса (CP) (R_cp = 70 мОм) позволяет наведенной разности электрических потенциалов (рис. 5) выгодно распределяться по зазору между концевыми модулями (U_gap, рис.3) и изолированные части между криопанелью / рефлектором и рефлектором / вакуумным сосудом. Средством для этого служат резисторы R_cs, соединяющие изолированные консольные опоры Vespel (Рисунок 1). При R_cs ≈ R_cp напряжение на промежутке достигнет 50% напряжения контура CP (Ul_Cp). Однако, поскольку изолированные части более чувствительны к возникновению дуги, чем воздушные зазоры, будет выбран U_gap ≈ 0,6 Ul_cp, что получается при R_cs ≈ 2 R_cp. Этот выбор обеспечивает одинаковую максимальную разность потенциалов на всех изолированных компонентах.Большее значение R_cs также влечет за собой более низкие индуцированные токи в гофрированных соединениях модуля LN2 (R_ct). Дальнейшее снижение этих токов достигается за счет электрического соединения отражателя и шеврона на концах модуля.

Рисунок 5. Ip, Rp, Te, напряжения контура во время TEQ

Рисунок 3. Сеть для контроля потенциала CP

Снижение напряжения пробоя диэлектрическими материалами было продемонстрировано на имитаторе плазмы Berlin || и ⊥ к магнитному полю (B).Измерения с разрядником 16 мм вблизи границы плазмы (n _e ≈ 2 10 ¹⁸ м ⁻³ ) показали: по сравнению с пустым разрядником || B, введение изоляции уменьшает || Напряжение пробоя B в ≈4 раза. Перпендикулярно B коэффициент уменьшения ≈2. Наименьшее обнаруженное значение пробоя составило ≈1000 В.

Тушение тепловой энергии (TEQ): Сбои в плазме начинаются с внезапной потери тепловой энергии (TE). Измерения показали для значений времени спада электронной температуры (Te) вплоть до τ_ _NV ≈ 0.3 мс. Результирующее падение давления, описываемое как ßp (Te), является основной причиной смещения плазменного столба внутрь. Кроме того, произойдет внезапное сглаживание текущего профиля из-за нестабильности МГД. Результирующее падение внутренней индуктивности на единицу длины (li) высвобождает магнитную энергию, которая, в свою очередь, увеличивает ток плазмы (Ip).

Для оценок наихудшего случая временная зависимость Te, ßp и li была аппроксимирована функцией Гаусса (τ_ _NV = 0,3 мс) с единичной амплитудой.Температура электронов варьировалась от Tel: ßp1 = 1 до Te2 = 20 эВ (ßp2 ≈ 0). Для изменения li были оценены три крайних случая, все из которых начинались с ßp1 = 1 с параболическим профилем тока li1 = 1: a) только изменение ßp: Δβp = −1, b) только изменение li: Δli = −0,5, c) суперпозиция случаев а) и б). Экспериментальный опыт совместим только с повышениями Ip в случаях a) и b). Однако для вычисления верхнего предела наведенных напряжений будет взят наихудший случай c).

Вычисления были выполнены с упрощенной геометрией, показанной на Рисунке 4, которая позволяет выражать индуктивности всех цепей в терминах функций логарифмического потока ³ . Модель включает уравнения цепи для плазмы, PSL и двух низших гармоник сосуда. Смещение центра плазмы (Rp) учитывается условием равновесия в предположении отрицательного индекса затухания внешнего поля (nv ≈ — 0,9 при b / a = 1,6) ⁴ .

Рис. 4. Геометрия, взятая для расчетов

На рис. 5 показаны напряжения контура, полученные для наихудшего случая c) в центре PSL (Ul_Psl), центре криогенного насоса (Ul_Cp) и на стенке сосуда в точке A (Ul_Ve) .Очевидно, что сохранение потока PSL и стенкой сосуда эффективно защищает CP. Без резисторного моста PSL результирующие напряжения были бы в ≈3 раза больше на CP и в ≈10 раз на PSL.

Через ≈0,5 мс плазменный столб врезается в тепловой экран с радиальной скоростью ≈ 200 м / с. Таким образом, на магнитной поверхности ro = ap тороидальным полем индуцируется напряжение U _π ≈ 400 В (B _t = 1,7 Тл). Это напряжение получается из интеграла E = v × B _t вдоль силовой линии, взятой на половину полоидальной окружности.Он компенсирует на закрытых магнитных поверхностях (U _2π = 0), но направляет полоидальные гало-токи Ih_ _p на открытые магнитные поверхности и конструкцию резервуара. То же самое справедливо и для последовательного движения вниз в результате потери вертикальной устойчивости из-за внезапно увеличившегося расстояния между плазменным столбом и PSL.

Гашение тока (CQ): CQ в основном обусловлено зависимостью от Te удельного сопротивления плазмы. Поэтому описание среднего Te основано на физической модели для оценки максимальной скорости изменения Ip (Ip′_max).С оболочкой модели ⁵ (P_sh ∝ ne t_b Te ^3/2 ) значительные резистивные потери (P_res ∝ Ip ² Te ^−3/2 ) могут передаваться через пограничный слой (BL) при типичной плотность электронов ne = 5 10 ¹⁹ м ⁻³ , при условии, что толщина ШМ (t_b) приближается к ap. Таким образом, в сочетании с моделью BL Te находится через баланс мощности P_res = P_sh для температур выше уровня излучения легких примесей (от 10 до 20 эВ).

Круглая геометрия может быть сохранена для BL путем разложения тороидального тока в соответствии с рисунком 6.Результирующий дипольный компонент затем питает Ih_p и создает горизонтальное магнитное поле B_dp, направленное противоположно внешнему. Нулевая гармоника представляет собой измеряемый тороидальный ток (Ip) и, таким образом, определяет значение q внутри BL. С верхним пределом плотности тока jpo = Ipo / (ap ² π), постоянной во времени и пространстве, все величины могут быть легко интегрированы по t_b и соотнесены со значением Ipo для плоской вершины (Индекс o).

Рис. 6. Концепция пограничного слоя для CQ

Максимальные значения гало-течения и вертикальной сосудистой силы (Fz) затем находятся около Ip / Ipo ≈ 0.6. Максимум резистивного напряжения (U_res) появляется около Ip / Ipo = 0,5. Для первых двух величин результаты равны Ih_p_max / Ipo = 0,28 и Fz_max = 0,83 ap Ipo B _t / qo (≈ 700 кН для расчетных значений и qo = 2). Наибольшее значение Ip ’следует из Ip′_max = U_res_max / Lp_min, где Lp_min ≈ 1 мкГн — минимальная индуктивность плазмы, полученная из потока между внутренней стенкой сосуда и PSL. Для модели оболочки не больше отрицательного значения Ip ’, чем Ip′_max ≈ | 300 МА / с | можно объяснить разумным уровнем примесей (3% углерода на плоской вершине, 10% при t_b = ap).Результирующее значение Ip′_max почти не зависит от Ipo, поскольку для баланса мощности требуется Te ∝ Ip ^2/3 . Экспериментально типичные отрицательные значения Ip′_max ≈ | 500 NA / s | находятся около Ip / Ipo = 0,7 в сочетании с интенсивными радиационными потерями.

Согласно рисунку 5 напряжение контура CP после гашения тепловой энергии всегда находится между Ul_Psl и Ul_Ve. Поскольку отрицательный Ip ’также достигает уровня выше | 500 MA / s | для предположений, показанных на Рисунке 5, очевидно, что во время гашения тока также имеется достаточный запас прочности для CP от искрения.

Индуцированное напряжение — обзор

3.1.3.2 Цепь ротора

Вращающееся магнитное поле в воздушном зазоре индуцирует напряжения в цепи ротора, а также в цепи статора. Это индуцированное напряжение становится источником напряжения, приложенного к цепи ротора. Подобно уравнению. (3.17), индуцированное в цепи ротора напряжение может быть выражено как

(3.18) Er = 4.44NrϕKωrfr

, где Nr — общее количество витков на фазу, Kωr — коэффициент намотки для обмоток ротора, а fr — частота индуцированного напряжения в обмотке ротора.

Поскольку обмотка ротора испытывает изменение магнитного потока из-за разницы в скорости между вращающимся магнитным полем и ротором, частота fr индуцированного напряжения в цепи ротора становится разницей fs-f между частотой fs вращающегося магнитного поля. поле и частота вращения f ротора. Таким образом, индуцированное напряжение Er зависит от скорости ротора как

(3,19) Er = 4,44NrϕKωr × fr = 4,44NrϕKωr × (fs − f)

В состоянии покоя ( f = 0) частота fr такая же, как частота статора fs.Таким образом, наведенное напряжение в обмотке ротора будет максимальным, как

(3.20) Er0 = 4.44NrϕKωrfs

В этом случае, как и в случае с трансформатором, отношение напряжений, наведенных в двух обмотках, равно отношению их количество ходов.

Индуцированное напряжение в закороченной обмотке ротора создает ток ротора. Крутящий момент в обмотке ротора создается за счет взаимодействия между этим током ротора и вращающимся магнитным полем статора. После этого ротор начнет вращаться.Предположим, что ротор в конечном итоге достигает установившейся скорости n (об / мин). Эта скорость ротора всегда меньше скорости вращающегося магнитного поля статора (то есть синхронной скорости). Разница между синхронной скоростью ns и скоростью n ротора называется скоростью скольжения . Скорость скольжения, выраженная как часть синхронной скорости, называется скольжением s и может быть определена как

. Следует отметить, что скольжение является очень важным фактором в асинхронном двигателе, поскольку большинство его рабочих характеристик соответствует асинхронному двигателю. Двигатель, такой как развиваемый крутящий момент, ток, КПД и коэффициент мощности, зависит от рабочего скольжения.Рабочее скольжение зависит от нагрузки. Увеличение нагрузки приведет к замедлению ротора и увеличению скольжения. Уменьшение нагрузки приведет к ускорению ротора и уменьшению скольжения. Типичный асинхронный двигатель работает в диапазоне скольжения 0,01–0,05, т. Е. 1–5%. Например, четырехполюсный двигатель, работающий на частоте 60 Гц, имеет синхронную скорость 1800 об / мин. Если частота вращения ротора при полной нагрузке составляет 1765 об / мин, то скольжение составляет 1,9%.

Теперь рассмотрим индуцированное напряжение в обмотке ротора, когда ротор вращается со скоростью n (скольжение s ).Частота fr в цепи ротора при скольжении s называется частотой скольжения и задается как

(3,22) fr = fs − f = sfs

Из уравнения. (3.20) наведенные напряжения в цепи ротора при скольжении с становятся равными

(3.23) Er = 4.44NrϕKωr × fr = 4.44NrϕKωr × sfs = sEr0

. обмотка ротора прямо пропорциональна скольжению. Когда ротор неподвижен (т. Е. с = 1), наибольшее напряжение индуцируется в цепи ротора.По мере увеличения скорости ротора наведенное напряжение уменьшается. Если скорость ротора равна синхронной скорости, то индуцированное напряжение становится равным нулю.

Теперь мы готовы обсудить эквивалентную схему обмотки ротора. Из уравнения. Из (3.23) видно, что напряжение источника в цепи ротора sE0r. Эквивалентная схема ротора с сопротивлением Rr и индуктивностью рассеяния Llr цепи ротора изображена на рис. 3.19A. Эквивалентная схема ротора на рис.3.19A находится на частоте ротора fr. Таким образом, мы не можем объединить эту схему ротора с эквивалентной схемой статора, показанной на рис. 3.16, в единую схему, потому что две схемы различаются по рабочей частоте. Следовательно, нам нужно настроить частоту ротора, чтобы объединить две цепи. Разделив напряжение и импеданс рис. 3.19A на скольжение s , мы получим эквивалентную схему ротора, показанную на рис. 3.19B. В схеме ток ротора такой же, как на рис. 3.19А, но его рабочая частота равна частоте статора fs.Таким образом, это становится эквивалентной схемой ротора, если смотреть со стороны статора. Эти две цепи теперь можно соединить вместе, учитывая отношение витков a (= Ns / Nr) обмотки статора и обмотки ротора.

Рисунок 3.19. Эквивалентная схема ротора. (A) относится к стороне ротора и (B) относится к стороне статора.

Полная эквивалентная схема для каждой фазы трехфазного асинхронного двигателя показана на рис. 3.20.

Рисунок 3.20. Полная схема замещения фаз трехфазного асинхронного двигателя.

Эта эквивалентная схема аналогична схеме трансформатора, за исключением эффектов переменной скорости. Величины, которые отражаются от ротора к статору, обозначены штрихом (‘). С этого момента мы будем пропускать главный символ.

Подобно трехфазным токам обмотки статора, трехфазные токи, индуцируемые в обмотке ротора, также создают вращающееся магнитное поле Fr в воздушном зазоре, как показано на рис. 3.21A. С точки зрения конструкции ротора, это вращающееся магнитное поле Fr ротора вращается со скоростью nr (= ns-n).Поскольку сам ротор вращается на n , с точки зрения конструкции статора вращающееся магнитное поле ротора вращается с синхронной скоростью ns (= nr + n). Таким образом, как магнитное поле статора, так и магнитное поле ротора всегда вращаются в воздушном зазоре с одинаковой синхронной скоростью. Эти магнитные поля статора и ротора поэтому остаются неподвижными по отношению друг к другу, как показано на рис. 3.21B. Считается, что взаимодействие между этими двумя полями создает крутящий момент.

Рисунок 3.21. Вращающиеся магнитные поля. (A) Магнитное поле от тока ротора и (B) магнитное поле от токов статора и ротора.

Электромагнитная индукция — тригонометрия и генерация однофазного переменного тока для электриков

Электромагнитная индукция — это когда напряжение создается путем пропускания проводника через магнитное поле.

Рисунок 45. Магнитные полюса и индукция

Величину напряжения можно изменять тремя факторами:

1. Размер магнитного поля.Чем больше линий магнитного потока, тем больше линий магнитного потока необходимо для разрезания проводника. Сила потока прямо пропорциональна наведенному напряжению.
2. Активная длина проводника. Активная длина означает часть проводника, которая фактически проходит через поле. Активная длина прямо пропорциональна индуцированному напряжению.
3. Скорость, с которой проводник проходит через поле. Чем быстрее проводник проходит через поле, тем больше индуцируемое напряжение.Скорость прямо пропорциональна наведенному напряжению.

Эти отношения к напряжению можно разбить на следующую формулу: e = βlv.

Где:

e = пиковое напряжение, индуцированное в катушке индуктивности (вольт)

B = напряженность поля между полюсами (тесла)

l = активная длина проводника (метры)

v = скорость проводника через поле (м / сек)

Вот пример.

Проводник с активной длиной 4 метра проходит через поле 5 тесла со скоростью 15 метров в секунду.Определите пиковое напряжение, индуцированное на этом проводе.

(4 м) (5 Тл) (15 м / сек) = 300 В пиковое значение

Это безумие! Кто это открыл?

Открытие электромагнитной индукции приписывается Майклу Фарадею, который обнаружил, что когда он пропускает магнитное поле через проводник, течет ток.

Пока существует движение между полем и проводником, может индуцироваться напряжение. Это может означать, что проводник проходит через поле или поле проходит через проводник.

Далее: Генератор

Наведенное напряжение | Fossil Consulting Services, Inc.

Еще в дни моей работы у нас случился шок, когда технический специалист выполнял техническое обслуживание того, что должно было быть обесточенным. Отправив их на проверку, началось расследование того, как это произошло. «Очевидно, — подумали мы, — произошла ошибка с тегом». Технику, должно быть, не удалось открыть выключатель. Мы ошибались — все выключатели были разомкнуты, но напряжение в цепи осталось.Как это могло случиться?

Требования к производству электроэнергии

Вспомните свои основы электротехники. Для создания текущего потока требуются три элемента:

• Магнитное поле
• Токоведущий провод
• Относительное движение между двумя

Этот принцип был продемонстрирован моим инструктором, который размахивал магнитом над проводом, чтобы зажечь лампочку. Позже этот же принцип будет продемонстрирован на классической турбогенераторной установке. Подробная статья, объясняющая эти принципы, показана здесь.

На протяжении всей моей ранней карьеры производство электричества основывалось на физической машине, вращающей магнит около статора с током. Пунктами 1 и 2 доволен! Вращение ротора создает движение между ними, и после выполнения пункта 3 течет электричество. Никакой магии здесь нет — я вижу, как происходят механические вещи, и это приводит к электричеству. Простой. Правильно?

Трансформаторы

По мере развития моей карьеры я пытался получить квалификацию оператора и расспрашивал о том, как работает трансформатор.Я никогда не задумывался о том, что происходило в этих «волшебных шкатулках».

Моему мировоззрению относительно производства электроэнергии бросили вызов те же трансформаторы, мимо которых я проходил несколько месяцев! Я понял, что в трансформаторах есть магнитное поле. Ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле. Но где было движение? В этом трансформаторном ящике нет крошечной вращающейся турбины, а?

В проводе переменного тока (AC) магнитное поле расширяется и сжимается несколько раз в секунду в зависимости от частоты (например,г. 60 Гц в США). Пункт 1: доволен. Следовательно, любой проводник с током (элемент 2) вблизи этих линий магнитного потока будет иметь напряжение, индуцированное внутри них, поскольку относительное движение магнитного поля (элемент 3) разрезает их. Помните, что ключевое слово — ОТНОСИТЕЛЬНОЕ движение. Теперь трансформатор обрел смысл.

Индуцированное напряжение

Примените этот принцип трансформатора к стандартному кабельному лотку с проводами. Мы видим эти кабельные лотки каждый день в промышленных условиях. В некоторых лотках десятки проводов находятся в прямом контакте с протекающими через них большим током.В результате получается лоток, полный расширяющихся и сжимающихся магнитных полей вблизи проводников с током. В этой настройке напряжение может быть наведено в проводе, который в противном случае должным образом заблокирован. Этот принцип был ключом к шокированной технике.

Расследование показало, что система была правильно заблокирована и помечена. Однако кабель к компоненту, над которым выполняется работа, лежал в лотке, заполненном другими кабелями, находящимися под напряжением. Эти кабели создали достаточное напряжение в кабеле, чтобы нанести вред технику.

Принципы

Правильная блокировка / маркировка (LOTO) являются основой безопасности, но не должны быть завершением проверок. Каждая программа электробезопасности должна включать проверки, чтобы избежать травм, подобных описанной. Эти проверки должны гарантировать, что при выполнении любых электромонтажных работ проверяется отсутствие наведенного напряжения в цепи, которая должна работать, или что цепь заземлена до начала работы. Правильные процедуры в сочетании с обучением основам электротехники могли бы предотвратить эту аварию несколькими способами.

Нужны ли вашему предприятию дополнительные контрольные списки для предотвращения опасных ситуаций для персонала предприятия? Fossil Consulting может разработать надлежащие процедуры блокировки / маркировки вместе с дополнительными контрольными списками первостепенной важности.

Сообщите нам о потребностях вашего завода.

Что такое закон индукции Фарадея?

Закон индукции Фарадея описывает, как электрический ток создает магнитное поле и, наоборот, как изменяющееся магнитное поле генерирует электрический ток в проводнике.Английский физик Майкл Фарадей получил признание за открытие магнитной индукции в 1830 году; однако, по данным Техасского университета, американский физик Джозеф Генри, независимо друг от друга, сделал то же открытие примерно в то же время.

Значение открытия Фарадея невозможно переоценить. Магнитная индукция позволяет создавать электродвигатели, генераторы и трансформаторы, которые составляют основу современных технологий. Понимая и используя индукцию, мы получаем электрическую сеть и многие вещи, которые мы к ней подключаем.

Закон Фарадея позже был включен в более полные уравнения Максвелла, по словам Майкла Дабсона, профессора физики в Университете Колорадо в Боулдере. Уравнения Максвелла были разработаны шотландским физиком Джеймсом Клерком Максвеллом, чтобы объяснить взаимосвязь между электричеством и магнетизмом, по сути объединив их в единую электромагнитную силу и описав электромагнитные волны, из которых состоят радиоволны, видимый свет и рентгеновские лучи.

Электричество

Электрический заряд — фундаментальное свойство материи, согласно Рочестерскому технологическому институту.Хотя трудно описать, что это на самом деле, мы хорошо знакомы с тем, как он ведет себя и взаимодействует с другими зарядами и полями. По словам Серифа Урана, профессора физики в Питтсбургском государственном университете, электрическое поле от локализованного точечного заряда относительно просто. Он описывает ее как излучающую одинаково во всех направлениях, как свет от голой лампочки, и уменьшающуюся в силе как обратный квадрат расстояния (1/ r ² ) в соответствии с законом Кулона.Когда вы отодвигаетесь вдвое дальше, напряженность поля уменьшается до одной четвертой, а когда вы удаляетесь в три раза дальше, она уменьшается до одной девятой.

Протоны имеют положительный заряд, а электроны — отрицательный. Однако протоны в основном иммобилизованы внутри атомных ядер, поэтому перенос заряда из одного места в другое выполняют электроны. Электроны в проводящем материале, таком как металл, в значительной степени могут свободно перемещаться от одного атома к другому по своим зонам проводимости, которые являются высшими электронными орбитами.Достаточная электродвижущая сила (ЭДС) или напряжение вызывает дисбаланс заряда, который может заставить электроны перемещаться по проводнику из области с более отрицательным зарядом в область с более положительным зарядом. Это движение мы называем электрическим током.

Магнетизм

Чтобы понять закон индукции Фарадея, важно иметь базовые представления о магнитных полях. По сравнению с электрическим полем магнитное поле более сложное. По данным Государственного университета Сан-Хосе, хотя положительные и отрицательные электрические заряды могут существовать отдельно, магнитные полюса всегда приходят парами — северный и южный.Обычно магниты всех размеров — от субатомных частиц до магнитов промышленных размеров до планет и звезд — являются диполями, то есть каждый из них имеет два полюса. Мы называем эти полюса северным и южным по направлению, в котором указывают стрелки компаса. Интересно, что поскольку противоположные полюса притягиваются и, как полюса, отталкиваются, северный магнитный полюс Земли на самом деле является южным магнитным полюсом, потому что он притягивает северные полюса стрелок компаса.

Магнитное поле часто изображают в виде линий магнитного потока.В случае стержневого магнита силовые линии выходят из северного полюса и изгибаются, чтобы снова войти в южный полюс. В этой модели количество силовых линий, проходящих через заданную поверхность в пространстве, представляет собой плотность потока или напряженность поля. Однако следует отметить, что это всего лишь модель. Магнитное поле гладкое и непрерывное и на самом деле не состоит из дискретных линий.

Силовые линии магнитного поля от стержневого магнита. (Изображение предоставлено snapgalleria Shutterstock)

Магнитное поле Земли создает огромный магнитный поток, но он рассеивается по огромному пространству.Следовательно, только небольшое количество потока проходит через данную область, что приводит к относительно слабому полю. Для сравнения, магнитный поток от магнита-холодильника крошечный по сравнению с магнитным потоком Земли, но его напряженность поля во много раз сильнее на близком расстоянии, где его силовые линии гораздо более плотно упакованы. Однако по мере удаления поле быстро становится намного слабее.

Индукция

Если пропустить через провод электрический ток, вокруг него возникнет магнитное поле.Направление этого магнитного поля можно определить по правилу правой руки. По данным физического факультета Университета штата Буффало в Нью-Йорке, если вы вытянете большой палец и согнете пальцы правой руки, ваш большой палец будет указывать в положительном направлении тока, а пальцы согнуты в северном направлении магнитного поля. .

Правило левой и правой руки для магнитного поля, вызванного током в прямом проводе. (Изображение предоставлено Фуадом А. Саадом Shutterstock)

Если вы согнете провод в петлю, силовые линии магнитного поля согнутся вместе с ним, образуя тороид или форму пончика.В этом случае ваш большой палец указывает в северном направлении магнитного поля, выходящего из центра петли, а ваши пальцы будут указывать в положительном направлении тока в петле.

В круговой петле с током (а) правило правой руки определяет направление магнитного поля внутри и снаружи петли. (б) Более подробное отображение поля, которое похоже на поле стержневого магнита. (Изображение предоставлено OpenStax)

Если мы пропустим ток через проволочную петлю в магнитном поле, взаимодействие этих магнитных полей вызовет скручивающую силу или крутящий момент в петле, заставляя ее вращаться, согласно данным Рочестерского института. Технология.Однако он будет вращаться только до тех пор, пока магнитные поля не выровняются. Если мы хотим, чтобы петля продолжала вращаться, мы должны изменить направление тока, что изменит направление магнитного поля петли. Затем петля повернется на 180 градусов, пока ее поле не выровняется в другом направлении. Это основа электродвигателя.

И наоборот, если мы вращаем проволочную петлю в магнитном поле, поле будет индуцировать электрический ток в проводе. Направление тока меняется каждые пол-оборота, создавая переменный ток.Это основа электрогенератора. Здесь следует отметить, что это не движение провода, а скорее размыкание и замыкание петли по отношению к направлению поля, которое индуцирует ток. Когда петля обращена лицом к полю, через петлю проходит максимальное количество магнитного потока. Однако, когда петля повернута ребром к полю, силовые линии не проходят через петлю. Именно это изменение количества потока, проходящего через контур, вызывает ток.

Другой эксперимент, который мы можем провести, — сформировать из провода петлю и подключить концы к чувствительному измерителю тока или гальванометру.Если затем протолкнуть стержневой магнит через петлю, стрелка гальванометра переместится, указывая на индуцированный ток. Однако, как только мы останавливаем движение магнита, ток возвращается к нулю. Поле от магнита будет индуцировать ток только тогда, когда он увеличивается или уменьшается. Если мы вытащим магнит обратно, он снова вызовет ток в проводе, но на этот раз он будет в противоположном направлении.

Магнит в проволочной петле, подключенной к гальванометру. (Изображение предоставлено Фуадом А.Saad Shutterstock)

Если бы мы включили в цепь лампочку, она рассеивала бы электрическую энергию в виде света и тепла, и мы бы почувствовали сопротивление движению магнита, когда мы перемещали его внутрь и из контура. . Чтобы переместить магнит, мы должны совершить работу, эквивалентную энергии, используемой лампочкой.

В еще одном эксперименте мы могли бы построить две проволочные петли, подключить концы одной к батарее с помощью переключателя, а концы другой петли подключить к гальванометру.Если мы поместим две петли близко друг к другу лицом к лицу и включим питание первой петли, гальванометр, подключенный ко второй петле, покажет индуцированный ток, а затем быстро вернется к нулю.

Здесь происходит то, что ток в первом контуре создает магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует ток во втором контуре, но только на мгновение, когда магнитное поле изменяется. Когда вы выключите переключатель, счетчик на мгновение отклонится в противоположном направлении.Это еще один признак того, что ток индуцирует изменение интенсивности магнитного поля, а не его сила или движение.

Объяснение этому состоит в том, что магнитное поле заставляет электроны в проводнике двигаться. Это движение называется электрическим током. В конце концов, однако, электроны достигают точки, в которой они находятся в равновесии с полем, и в этой точке они перестают двигаться. Затем, когда поле снимается или выключается, электроны возвращаются в свое исходное положение, создавая ток в противоположном направлении.

В отличие от гравитационного или электрического поля, магнитное дипольное поле представляет собой более сложную трехмерную структуру, сила и направление которой различаются в зависимости от места измерения, поэтому для ее полного описания требуется расчет. Однако мы можем описать упрощенный случай однородного магнитного поля — например, очень маленький участок очень большого поля — как Φ B = BA , где Φ B — абсолютное значение магнитного потока. , B, — это напряженность поля, а A, — это определенная область, через которую проходит поле.И наоборот, в этом случае напряженность магнитного поля — это поток на единицу площади, или B = Φ B / A .

Закон Фарадея

Теперь, когда у нас есть базовое представление о магнитном поле, мы готовы определить закон индукции Фарадея. Он утверждает, что индуцированное напряжение в цепи пропорционально скорости изменения во времени магнитного потока, проходящего через эту цепь. Другими словами, чем быстрее изменяется магнитное поле, тем больше будет напряжение в цепи.Направление изменения магнитного поля определяет направление тока.

Увеличить напряжение можно за счет увеличения количества витков в цепи. Индуцированное напряжение в катушке с двумя петлями будет вдвое больше, чем с одной петлей, а с тремя петлями — втрое. Вот почему настоящие двигатели и генераторы обычно имеют большое количество катушек.

Теоретически моторы и генераторы одинаковы. Если вы включите двигатель, он будет вырабатывать электричество, а подача напряжения на генератор заставит его вращаться.Однако большинство реальных двигателей и генераторов оптимизированы только для одной функции.

Трансформаторы

Еще одним важным приложением закона индукции Фарадея является трансформатор, изобретенный Николой Тесла. В этом устройстве переменный ток, который меняет направление много раз в секунду, проходит через катушку, намотанную вокруг магнитного сердечника. Это создает изменяющееся магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, индуцирует ток во второй катушке, намотанной вокруг другой части того же магнитного сердечника.

Схема трансформатора (Изображение предоставлено photoiconix Shutterstock)

Отношение числа витков в катушках определяет соотношение напряжения между входным и выходным током. Например, если мы возьмем трансформатор со 100 витками на входе и 50 витками на выходе, и введем переменный ток 220 вольт, выход будет 110 вольт. Согласно Hyperphysics, трансформатор не может увеличивать мощность, которая является произведением напряжения и тока, поэтому, если напряжение повышается, ток пропорционально понижается, и наоборот.В нашем примере вход 220 вольт при 10 ампер или 2200 ватт даст на выходе 110 вольт при 20 амперах, опять же 2200 ватт. На практике трансформаторы никогда не бывают идеально эффективными, но, по данным Техасского университета, потери мощности хорошо спроектированного трансформатора обычно составляют всего несколько процентов.

Трансформаторы делают возможной электрическую сеть, от которой мы зависим для нашего промышленного и технологического общества. Линии передачи по пересеченной местности работают под напряжением в сотни тысяч вольт, чтобы передавать больше энергии в пределах допустимого для проводов тока.Это напряжение многократно понижается с помощью трансформаторов на распределительных подстанциях, пока оно не достигнет вашего дома, где оно, наконец, понижается до 220 и 110 вольт, которые могут запустить вашу электрическую плиту и компьютер.

Дополнительные ресурсы

Голос опыта: понимание индуцированного напряжения

Электроэнергетикам потребовалось много лет, чтобы разобраться в индуцированном напряжении. Когда я начал работать в 1960-х, мне объяснили, что напряжение, остающееся на обесточенных линиях, является статическим напряжением, которое необходимо сбросить, иначе оно может быть смертельным.Теперь, когда я говорю с группами о временном системном заземлении для защиты сотрудников, я иногда все еще слышу термин «статическое напряжение», используемый для описания того, что на самом деле является наведенным напряжением от соседней линии, находящейся под напряжением. Даже сегодня не все в отрасли полностью понимают наведенное напряжение.

Итак, что такое наведенное напряжение? Вот некоторые вещи, которые должны понимать специалисты по безопасности и эксплуатации. Электромагнитное поле вокруг проводника под напряжением создает емкостную и магнитную связь со всеми близлежащими объектами в пределах электромагнитного поля.Уровень напряжения проводника под напряжением и физическая длина обесточенного проводника, который подвергается воздействию проводника (источника) под напряжением, будут определять величину напряжения на обесточенном проводнике или оборудовании. Обесточенный проводник или часть оборудования будут оставаться под напряжением, пока источник остается под напряжением, а обесточенное оборудование остается незаземленным. Правильно установленные временные системные защитные площадки можно использовать для создания эквипотенциальной рабочей зоны для сотрудников.

Наведенное напряжение на обесточенном оборудовании не статично, и его нельзя сбросить. Установленные защитные заземления системы просто обеспечивают проводящее соединение индуцированного напряжения с землей. После удаления заземления индуцированное напряжение мгновенно возвращается к точно такой же величине напряжения. Это напряжение 60 циклов в секунду в установившемся состоянии, потому что нет другого пути, по которому может течь электричество, кроме изолированного проводника или оборудования под напряжением.Если заземление применяется к обесточенным проводникам, напряжение немедленно упадет почти до нуля, но теперь физика изменилась, и в заземлении системы устанавливается ток. Величина тока, протекающего в заземляющих устройствах, определяется величиной наведенного напряжения на обесточенном оборудовании до установки заземления, а также сопротивлением заземляющего устройства и земли. Кроме того, чем больше наборов заземлений применяется к обесточенной линии, тем меньше ток протекает в каждом наборе заземлений.

Существенные изменения
За последние 10 лет произошло множество травм и смертельных случаев, связанных с неспособностью контролировать наведенное напряжение. В 2014 году в правила OSHA 29 CFR 1910.269 была внесена пара значительных изменений в попытке решить проблемы наведенного напряжения.

Во-первых, давайте взглянем на пункт 1910.269 (m), «Выключение линий и оборудования для защиты сотрудников». Правило всегда гласило, что работодатель должен обеспечить установку заземления системы.В частности, параграф 1910.269 (m) (3) (vii) гласит следующее: «Работодатель должен обеспечить установку защитных оснований в соответствии с требованиями параграфа (n) этого раздела».

До тех пор, пока обесточенные линии и оборудование не будут заземлены, параграф 1910.269 (n) требует, чтобы сотрудники придерживались минимального подхода и считали, что обесточенные линии и оборудование должны быть под напряжением. Согласно 1910.269 (n) (3), должна быть установлена ​​эквипотенциальная зона. В абзаце указано следующее: «Эквипотенциальная зона.В таких местах должны быть размещены временные защитные площадки и организованы таким образом, чтобы работодатель мог продемонстрировать, что они предотвратят воздействие на каждого работника опасной разницы в электрическом потенциале ».

В попытке контролировать опасную энергию и наведенное напряжение, значительное изменение в 1910.269 (q), «Воздушные линии и работа без экипажа на линии», осталось практически незамеченным, когда новое правило 1910.269 было опубликовано в 2014 году, и на него не было обращено никакого внимания к нему во время первых вебинаров о новом правиле.Объяснение изменения можно найти в 1910.269 (q) (2) (iv). До обновления 2014 года, если бригады работали или устанавливали проводники параллельно линиям под напряжением, заземления системы требовались на расстоянии не менее 2 миль друг от друга. Таким образом, при работе на заземленных линиях сотрудники никогда не будут находиться более чем в миле от набора временных защитных сооружений. Как выясняется, 1 миля от ряда систем безопасности на полосе отвода 345 кВ или 500 кВ может быть слишком далеко, что может подвергнуть сотрудников опасной разнице потенциалов, если они коснутся обесточенных линий или оборудование.

Обновленный 1910.269 (q) (2) (iv) теперь гласит следующее: «Перед тем, как сотрудники установят линии, параллельные существующим линиям, находящимся под напряжением, работодатель должен определить приблизительное напряжение, которое будет индуцировано в новых линиях, или работа должна исходить из предположения, что индуцированное напряжение опасно. Если работодатель не может продемонстрировать, что линии, которые устанавливают работники, не подвержены наведению опасного напряжения, или если линии не рассматриваются как находящиеся под напряжением, в таких местах должны быть размещены временные защитные заземления и организованы таким образом, чтобы работодатель мог демонстрация предотвратит воздействие на каждого сотрудника опасной разницы в электрическом потенциале.”

Примечание 1 к параграфу 1910.269 (q) (2) (iv) гласит: «Если работодатель не принимает мер предосторожности для защиты сотрудников от опасностей, связанных с непроизвольной реакцией от поражения электрическим током, существует опасность, если индуцированное напряжение достаточно для прохождения тока. 1 миллиампер через резистор на 500 Ом. Если работодатель защищает сотрудников от травм из-за непроизвольной реакции на поражение электрическим током, существует опасность, если результирующий ток будет более 6 миллиампер ».

Вы могли заметить, что текст 1910 г.269 ​​(n) (3) был скопирован и добавлен к 1910.269 (q) (2) (iv) в попытке обеспечить защиту сотрудников от опасных перепадов потенциала. Методы определения местоположения заземления на проводниках могут потребовать заземления чаще, чем на расстоянии 2 миль, чтобы уменьшить риски разницы потенциалов. После подключения проводов дополнительные защитные заземления системы снизят индуцированное напряжение и будут соответствовать нормативам.

После разговоров со многими рабочими об индуцированном напряжении возникло мнение, что после установки заземления вся линия обесточивается.Наука говорит нам, что защитное заземление системы — единственное место на заземленной линии, где напряжение относительно земли равно нулю. В случае наведенного напряжения, чем дальше вы находитесь от временного заземления, тем больше вероятность разницы потенциалов между заземленными проводниками и другими поверхностями — отсюда и изменение правил. Обратите внимание, что когда сотрудники работают в заземленной корзине крана или JLG в заземленной цепи на полосе отвода или на подстанции, в промежутке между автобусом и платформой будет разность потенциалов.Эти токопроводящие платформы должны быть соединены с заземленными проводниками, чтобы устранить этот разрыв и защитить рабочих в корзине от разницы потенциалов.

Кроме того, даже когда оборудование заземлено, а шина или проводники заземлены, могут существовать циркулирующие токи заземления, связанные с наведенным напряжением и путем к земле. Заземляющее оборудование в другом месте, даже на большой подстанции, может создать опасные условия на территории.

Заключение
Мы должны помнить, что электричество не идет только по пути наименьшего сопротивления, как мне говорили много лет назад.Вместо этого электричество пойдет по всем проводящим путям. Закон Кирхгофа о делении тока в параллельных цепях помогает нам понять, что величина тока, протекающего по пути, определяется импедансом и сопротивлением пути. Требуется всего около 50 вольт переменного тока, чтобы проникнуть через кожу человека, и от 30 до 50 миллиампер, чтобы стать фатальным для человека. У человека в электрической цепи всего лишь резистор сопротивлением 1000 Ом. Все сотрудники должны быть знакомы с законом параллельных сопротивлений и законом Ома.

Об авторе: Дэнни Рейнс, CUSP, консультант по безопасности, распределение и передача, ушел на пенсию из Georgia Power после 40 лет службы и открыл Raines Utility Safety Solutions LLC, обеспечивающий обучение соблюдению, оценку рисков и программы наблюдения за безопасностью. Он также является аффилированным инструктором в Технологическом исследовательском центре Джорджии OSHA Outreach в Атланте.

Электромагнитная индукция | Магнетизм и электромагнетизм

В то время как удивительное открытие электромагнетизма Эрстедом проложило путь для более практических применений электричества, именно Майкл Фарадей дал нам ключ к практическому генерации электричества: электромагнитной индукции .Фарадей обнаружил, что напряжение будет генерироваться на отрезке провода, если на этот провод воздействовать перпендикулярным потоком магнитного поля изменяющейся интенсивности.

Простой способ создать магнитное поле изменяющейся интенсивности — переместить постоянный магнит рядом с проволокой или катушкой с проволокой.

Помните: Магнитное поле должно увеличиваться или уменьшаться по напряженности перпендикулярно проводу (так, чтобы линии потока «пересекали» проводник ), иначе не будет индуцироваться напряжение.

Фарадей смог математически связать скорость изменения потока магнитного поля с наведенным напряжением (обратите внимание на использование строчной буквы «е» для обозначения напряжения. Это относится к мгновенному напряжению или напряжению в определенной точке в время, а не постоянное стабильное напряжение.):

Термин «d» представляет собой стандартную нотацию расчетов, представляющую скорость изменения потока во времени. «N» обозначает количество витков или витков в катушке с проволокой (предполагается, что проволока имеет форму катушки для максимальной электромагнитной эффективности).

Это явление используется в конструкции электрических генераторов, которые используют механическую энергию для перемещения магнитного поля мимо катушек с проволокой для генерации напряжения. Однако это далеко не единственное практическое применение этого принципа.

Если мы вспомним, что магнитное поле, создаваемое проводом с током, всегда перпендикулярно этому проводу, и что сила потока этого магнитного поля изменяется в зависимости от величины тока, проходящего через него, мы можем видеть, что провод способен индуцировать напряжение вдоль его собственной длины просто из-за изменения тока через него.Этот эффект называется самоиндукцией : изменяющееся магнитное поле, создаваемое изменениями тока через провод, индуцирующее напряжение по длине того же провода. Если поток магнитного поля усиливается путем сгибания провода в форме катушки и / или наматывания этой катушки на материал с высокой проницаемостью, этот эффект самоиндуцированного напряжения будет более интенсивным. Устройство, сконструированное для использования этого эффекта, называется индуктором и будет обсуждаться более подробно в следующей главе.

ОБЗОР:

• Магнитное поле изменяющейся интенсивности перпендикулярно проводу будет индуцировать напряжение по всей длине этого провода. Величина индуцированного напряжения зависит от скорости изменения потока магнитного поля и количества витков проволоки (если она свернута), подверженных изменению магнитного потока.
• Уравнение Фарадея для индуцированного напряжения: e = N (dΦ / dt)
• Провод с током будет испытывать наведенное напряжение по всей его длине, если ток изменится (таким образом, изменится поток магнитного поля, перпендикулярного проводу, и возникнет напряжение в соответствии с формулой Фарадея).Устройство, созданное специально для использования этого эффекта, называется дросселем .

СВЯЗАННЫЕ РАБОЧИЕ ЛИСТЫ:

.