Виды напряжений: Виды механических напряжений

Содержание

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ | Энциклопедия Кругосвет

Содержание статьи

СОПРОТИВЛЕНИЕ МАТЕРИАЛОВ, раздел механики твердого тела, изучающий напряжения и деформации, которые обусловлены силами, действующими на твердые тела – элементы конструкции. Эту дисциплину можно характеризовать и как науку о методах расчета элементов конструкции на прочность, жесткость и устойчивость.

Напряжение, создаваемое в твердом теле внешними нагрузками, есть мера (с размерностью силы на единицу площади) интенсивности внутренних сил, действующих со стороны одной, мысленно отсекаемой, части тела на другую, оставшуюся (метод сечений). Внешние нагрузки вызывают деформацию тела, т.е. изменение его размеров и формы. В сопротивлении материалов исследуются соотношения между нагрузками, напряжениями и деформациями, причем исследования ведутся, с одной стороны, путем математического вывода формул, связывающих нагрузки с вызываемыми ими напряжениями и деформациями, а с другой – путем экспериментального определения характеристик материалов, применяемых в строениях и машинах. См. также МЕТАЛЛОВ МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА; МЕТАЛЛОВ ИСПЫТАНИЯ. По найденным формулам с учетом результатов испытания материалов рассчитываются размеры элементов строений и машин, обеспечивающие сопротивление заданным нагрузкам. Сопротивление материалов не относится к точным наукам, так как многие его формулы выводятся на основе предположений о поведении материалов, которые не всегда точно выполняются. Тем не менее, пользуясь ими, грамотный инженер может создавать надежные и экономичные конструкции.

С сопротивлением материалов тесно связана математическая теория упругости, в которой тоже рассматриваются напряжения и деформации. Она позволяет решать те задачи, которые с трудом поддаются решению обычными методами сопротивления материалов. Однако между сопротивлением материалов и теорией упругости нет четкой границы. Хотя почти все задачи о распределении напряжений решены методами математического анализа, при сложных условиях эти решения требуют трудоемких выкладок. И тогда на помощь приходят экспериментальные методы анализа напряжений.

НАПРЯЖЕНИЕ И ДЕФОРМАЦИЯ

Виды напряжений.

Самое важное понятие в сопротивлении материалов – это понятие напряжения как силы, действующей на малую площадку и отнесенной к площади этой площадки. Напряжения бывают трех видов: растяжения, сжатия и сдвига.

Если на металлическом стержне подвешен груз, как показано на рис. 1,а, то такой стержень называется растянутым или работающим на растяжение. Напряжение S, создаваемое силой P в растянутом стержне с площадью поперечного сечения, равной A, дается выражением S = P/A. Если вес груза равен 50 000 Н, то растягивающая сила тоже равна 50 000 Н. Далее, если ширина стержня равна 0,05 м, а толщина – 0,02 м, так что площадь поперечного сечения составляет 0,001 м2, то растягивающее напряжение равно 50 000/0,001 = 50 000 000 Н/м2 = 50 МПа. Растянутый стержень длиннее, чем до приложения растягивающих сил.

Рассмотрим короткий цилиндр (рис. 1,б), на верхний торец которого положен груз. При этом во всех поперечных сечениях цилиндра действуют напряжения сжатия. Если напряжение равномерно распределено по всему сечению, то справедлива формула S = P/A. Сжатый цилиндр короче, чем в отсутствие деформаций.

Напряжение сдвига возникает, например, в болте (рис. 2,а), на котором верхним концом держится растянутый стержень AB с грузом 50 000 Н (рис. 1,а). Болт удерживает стержень, действуя с силой 50 000 Н, направленной вверх, на ту часть стержня, которая расположена непосредственно над отверстием в стержне, а стержень в свою очередь давит на среднюю часть болта с силой 50 000 Н. Силы, действующие на болт, приложены так, как показано на рис. 2,б. Если бы болт был сделан из материала с низким пределом прочности на сдвиг, например из свинца, то он был бы срезан по двум вертикальным плоскостям (рис. 2,в). Если же болт стальной и достаточно большого диаметра, то он не срежется, но в двух его вертикальных поперечных сечениях будут существовать напряжения сдвига. Если напряжения сдвига равномерно распределены, то они даются формулой S = P/A. Полная сила сдвига, действующая в каждом из поперечных сечений, равна 25 000 Н, и если диаметр болта равен 0,02 м (площадь поперечного сечения равна приблизительно 0,0003 м2), то напряжение сдвига Ss будет составлять 25 000 Н/0,0003 м2, т.е. немногим более 80 МПа.

Напряжения растяжения и сжатия направлены по нормали (т.е. вдоль перпендикуляра) к площадке, в которой они действуют, а напряжение сдвига – параллельно площадке. Поэтому напряжения растяжения и сжатия называются нормальными, а напряжения сдвига – касательными.

Деформация.

Деформацией называется изменение размера тела под действием приложенных к нему нагрузок. Деформация, отнесенная к полному размеру, называется относительной. Если изменение каждого малого элемента длины тела одинаково, то относительная деформация называется равномерной. Относительную деформацию часто обозначают символом d, а полную – символом D. Если относительная деформация постоянна по всей длине L, то d = D/L. Например, если длина стального стержня до приложения растягивающей нагрузки равна 2,00 м, а после нагружения – 2,0015 м, то полная деформация D равна 0,0015 м, а относительная – d = 0,0015/2,00 = 0,00075 (м/м).

Почти для всех материалов, применяемых в строениях и машинах, относительная деформация пропорциональна напряжению, пока оно не превысит т.н. предела пропорциональности. Это очень важное соотношение называется законом Гука. Оно было экспериментально установлено и сформулировано в 1678 английским изобретателем и часовых дел мастером Р.Гуком. Данное соотношение между напряжением и деформацией для любого материала выражается формулой

S = Ed, где E – постоянный множитель, характеризующий материал. Этот множитель называют модулем Юнга по имени Т.Юнга, который ввел его в 1802, или же модулем упругости. Из обычных конструкционных материалов наибольший модуль упругости у стали; он равен примерно 200 000 МПа. В стальном стержне относительная деформация, равная 0,00075, из приводившегося ранее примера вызывается напряжением S = Ed = 200 000 ґ 0,00075 = 150 МПа, что меньше предела пропорциональности конструкционной стали. Если бы стержень был из алюминия с модулем упругости около 70 000 МПа, то, чтобы вызвать ту же самую деформацию 0,00075, достаточно было бы напряжения немногим более 50 МПа. Из сказанного ясно, что упругие деформации в строениях и машинах очень малы. Даже при сравнительно большом напряжении 150 МПа из приведенного выше примера относительная деформация стального стержня не превышает одной тысячной. Столь большая жесткость стали – ее ценное качество.

Чтобы наглядно представить деформацию сдвига, рассмотрим, например, прямоугольную призму ABCD (рис. 3). Ее нижний конец жестко заделан в твердое основание. Если на верхнюю часть призмы действует горизонтальная внешняя сила F, она вызывает деформацию сдвига, показанную штриховыми линиями. Смещение D есть полная деформация на длине (высоте) L. Относительная деформация сдвига d равна D/L. Для деформации сдвига тоже выполняется закон Гука при условии, что напряжение не превышает предела пропорциональности для сдвига. Следовательно, Ss = Esd, где Es – модуль сдвига. Для любого материала величина Es меньше E. Для стали она составляет около 2/5 E, т.е. приблизительно 80 000 МПа. Важный случай деформации сдвига – деформация в валах, на которые действуют внешние скручивающие моменты.

Выше речь шла об упругих деформациях, которые вызываются напряжениями, не превышающими предела пропорциональности. Если же напряжение выходит за предел пропорциональности, то деформация начинает расти быстрее, чем напряжение. Закон Гука перестает быть справедливым. В случае конструкционной стали в области, лежащей чуть выше предела пропорциональности, небольшое увеличение напряжения приводит к увеличению деформации во много раз по сравнению с деформацией, соответствующей пределу пропорциональности. Напряжение, при котором начинается столь быстрый рост деформации, называется пределом текучести. Материал, в котором разрушению предшествует большая неупругая деформация, называется пластичным.

ДОПУСКАЕМЫЕ НАПРЯЖЕНИЯ

Допускаемое (допустимое) напряжение – это значение напряжения, которое считается предельно приемлемым при вычислении размеров поперечного сечения элемента, рассчитываемого на заданную нагрузку. Можно говорить о допускаемых напряжениях растяжения, сжатия и сдвига. Допускаемые напряжения либо предписываются компетентной инстанцией (скажем, отделом мостов управления железной дороги), либо выбираются конструктором, хорошо знающим свойства материала и условия его применения. Допускаемым напряжением ограничивается максимальное рабочее напряжение конструкции.

При проектировании конструкций ставится цель создать конструкцию, которая, будучи надежной, в то же время была бы предельно легкой и экономной. Надежность обеспечивается тем, что каждому элементу придают такие размеры, при которых максимальное рабочее напряжение в нем будет в определенной степени меньше напряжения, вызывающего потерю прочности этим элементом. Потеря прочности не обязательно означает разрушение. Машина или строительная конструкция считается отказавшей, когда она не может удовлетворительно выполнять свою функцию. Деталь из пластичного материала, как правило, теряет прочность, когда напряжение в ней достигает предела текучести, так как при этом из-за слишком большой деформации детали машина или конструкция перестает соответствовать своему назначению. Если же деталь выполнена из хрупкого материала, то она почти не деформируется, и потеря ею прочности совпадает с ее разрушением.

Запас прочности.

Разность напряжения, при котором материал теряет прочность, и допускаемого напряжения есть тот «запас прочности», который необходимо предусматривать, учитывая возможность случайной перегрузки, неточностей расчета, связанных с упрощающими предположениями и неопределенными условиями, наличия не обнаруженных (или не обнаружимых) дефектов материала и последующего снижения прочности из-за коррозии металла, гниения дерева и пр.

Коэффициент запаса.

Коэффициент запаса прочности какого-либо элемента конструкции равен отношению предельной нагрузки, вызывающей потерю прочности элемента, к нагрузке, создающей допускаемое напряжение. При этом под потерей прочности понимается не только разрушение элемента, но и появление в нем остаточных деформаций. Поэтому для элемента конструкции, выполненного из пластичного материала, предельным напряжением является предел текучести. В большинстве случаев рабочие напряжения в элементах конструкции пропорциональны нагрузкам, а поэтому коэффициент запаса определяется как отношение предела прочности к допускаемому напряжению (коэффициент запаса по пределу прочности). Так, если предел прочности конструкционной стали равен 540 МПа, а допускаемое напряжение – 180 МПа, то коэффициент запаса равен 3.

РАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ

В сопротивлении материалов большое внимание уделяется выводу соотношений между заданными нагрузками, размерами и формой элемента конструкции, несущего эти нагрузки или сопротивляющегося им, и напряжениями, возникающими в определенных сечениях элемента конструкции. Как правило, цель расчетов состоит в том, чтобы найти необходимые размеры элемента, при которых максимальное рабочее напряжение в нем не будет превышать допускаемого.

В элементарном курсе сопротивления материалов рассматривается ряд типичных случаев равномерного распределения напряжений: растянутые стержни, короткие сжатые стержни, тонкостенные цилиндры, работающие под давлением внутренней среды (котлы и резервуары), заклепочные и сварные соединения, температурные напряжения и такие статически неопределимые системы, как растянутые стержни из нескольких разных материалов.

Если напряжение одинаково во всех точках поперечного сечения, то S = P/A. Конструктор находит необходимую площадь поперечного сечения, поделив заданную нагрузку на допускаемое напряжение. Но нужно уметь отличать случаи, в которых напряжение действительно распределено равномерно, от других, сходных случаев, в которых этого нет. Необходимо также (как в задаче о заклепочных соединениях, в которых существуют напряжения и растяжения, и сжатия, и сдвига) находить плоскости, в которых действуют напряжения разного вида, и определять максимальные местные напряжения.

Тонкостенный цилиндр.

Такой резервуар выходит из строя (разрывается), когда напряжение растяжения в его оболочке становится равным пределу прочности материала. Формулу, связывающую толщину стенки t, внутренний диаметр резервуара D, напряжение S и внутреннее давление R, можно вывести, рассмотрев условия равновесия кольца, вырезанного из его оболочки двумя поперечными плоскостями, разделенными расстоянием L (рис. 4,а). Внутреннее давление действует на внутреннюю поверхность полукольца с направленной вверх силой, равной произведению RDL, а напряжения в двух горизонтальных концевых сечениях полукольца создают две направленные вниз силы, каждая из которых равна tLS. Приравнивая, получаем

RDL = 2tLS, откуда S = RD/2t.

Заклепочное соединение.

На рис. 4,б представлено двухзаклепочное соединение двух полос внахлестку. Такое соединение может выйти из строя из-за перерезывания обеих заклепок, разрыва одной из полос в том месте, где она ослаблена отверстием под заклепку, или из-за слишком больших напряжений смятия по площади соприкосновения заклепки с полосой. Напряжение смятия в заклепочном соединении вычисляется как нагрузка на одну заклепку, деленная на диаметр заклепки и на толщину полосы. Допускаемой для такого соединения принимается наименьшая из нагрузок, соответствующих допускаемым напряжениям трех указанных видов.

Вообще говоря, напряжение, действующее в поперечном сечении растянутого или короткого сжатого стержня, можно с полным основанием считать равномерно распределенным, если равные и противоположно направленные нагрузки приложены так, что равнодействующая каждой из них проходит через центр тяжести рассматриваемого поперечного сечения. Но нужно иметь в виду, что ряд задач (и к ним относится задача о напряжениях смятия в заклепочном соединении) решается в предположении о равномерном распределении напряжения, хотя это заведомо не соответствует действительности. Допустимость такого подхода проверяется опытным путем.

НЕРАВНОМЕРНОЕ РАСПРЕДЕЛЕНИЕ НАПРЯЖЕНИЙ

Многие элементы строений и детали машин нагружаются так, что напряжения во всех их поперечных сечениях распределены неравномерно. Чтобы вывести формулы для расчета напряжений в таких условиях, мысленно разрезают элемент плоскостью, которая дает нужное поперечное сечение, на две части и рассматривают условия равновесия одной из них. На эту часть действуют одна или несколько заданных внешних сил, а также силы, эквивалентные напряжениям в данном поперечном сечении. Действующие напряжения должны удовлетворять условиям равновесия и соответствовать деформациям. Эти два требования составляют основу для решения задачи. Второе из них подразумевает справедливость закона Гука. Типичными элементами с неравномерным распределением напряжений являются нагруженные балки, валы под действием скручивающих сил, растянутые или сжатые стержни с дополнительным изгибом и колонны.

БАЛКИ.

Балка – это длинный стержень с опорами и нагрузками, работающий в основном на изгиб. Поперечное сечение балки обычно одинаково по всей ее длине. Силы, с которыми опоры действуют на балку, называются реакциями опор. Наиболее распространены два вида балок: консольная (рис. 5,а) и балка с двумя опорами, называемая простой (рис. 5,б). Под действием нагрузок балка прогибается. При этом «волокна» на ее верхней стороне сокращаются, а на нижней – удлиняются. Очевидно, что где-то между верхней и нижней сторонами балки имеется тонкий слой, длина которого не изменяется. Он называется нейтральным слоем. Изменение длины волокна, расположенного между верхней (или нижней) стороной балки и ее нейтральным слоем, пропорционально расстоянию до нейтрального слоя. Если справедлив закон Гука, то напряжения тоже пропорциональны этому расстоянию.

Формула изгиба.

На основе указанного распределения напряжений, дополненного условиями статики, выведена т.н. формула изгиба, в которой напряжение выражается через нагрузки и размеры балки. Она обычно представляется в виде S = Mc/I, где S – максимальное напряжение в рассматриваемом поперечном сечении, c – расстояние от нейтрального слоя до наиболее напряженного волокна, M – изгибающий момент, равный сумме моментов всех сил, действующих по одну сторону от этого сечения, а I – момент инерции поперечного сечения (определенная функция формы и размеров последнего). Характер изменения нормальных напряжений в поперечном сечении балки показан на рис. 6.

В поперечных сечениях балок действуют также касательные напряжения. Их вызывает равнодействующая всех вертикальных сил, приложенных по одну сторону поперечного сечения горизонтальной балки. Сумма всех внешних сил и реакций, действующих на одну из двух частей балки, называется сдвигом в сечении балки и обычно обозначается через V. Касательные напряжения неравномерно распределены по сечению: они равны нулю на верхнем и нижнем краях сечения и почти всегда максимальны в нейтральном слое.

Прогиб балки.

Часто требуется рассчитать прогиб балки, вызванный действием нагрузки, т.е. вертикальное смещение точки, лежащей в нейтральном слое. Это очень важная задача, поскольку прогиб и кривизну балки нужно знать при решении задач, относящихся к широкому кругу т.н. статически неопределимых систем.

Еще в 1757 Л.Эйлер вывел формулу для кривизны изогнутой балки. В этой формуле кривизна балки выражается через переменный изгибающий момент. Чтобы найти ординату упругой кривой (прогиб), необходимо брать двойной интеграл. В 1868 О.Мор (Германия) предложил метод, основанный на эпюрах изгибающих моментов. Этот графоаналитический метод имеет огромное преимущество перед прежними методами, так как позволяет свести все математические вычисления к сравнительно простым арифметическим выкладкам. Он дает возможность вычислять прогиб и наклон в любой точке балки при любой нагрузке.

Статически неопределимые балки.

Многие балки, используемые в строениях и машинах, имеют более двух опор или только две опоры, но с заделкой одного из концов, исключающей возможность поворота. Такие балки называются статически неопределимыми, поскольку уравнений статики недостаточно для определения реакций в опорах и моментов в заделке. Чаще всего рассматриваются подобные балки трех типов: с одним заделанным (защемленным) концом и одной опорой, с заделанными обоими концами и неразрезные балки, имеющие более двух опор (рис. 7).

Первое решение задачи о неразрезных балках было опубликовано французским инженером Б.Клапейроном в 1857. Он доказал т.н. теорему о трех моментах. Уравнение трех моментов представляет собой соотношение между изгибающими моментами в трех последовательных опорах одной неразрезной балки. Например, в случае неразрезной балки с равномерной нагрузкой на каждом пролете это уравнение имеет вид

MAL1 + 2MB (L1 + L2) + MCL2 = – (W1L13)/4 – (W2L23)/4.

Здесь MA, MB и MC – изгибающие моменты в трех опорах, L1 и L2 – длины левого и правого пролетов, W1 – нагрузка на левый пролет, а W2 – нагрузка на правый пролет. Нужно написать такое уравнение для каждой пары смежных пролетов, а затем решить полученную систему уравнений. Если число пролетов равно n, то число уравнений будет равно n – 1.

В 1930 Х.Кросс опубликовал свой метод расчета широкого круга статически неопределимых рам и неразрезных балок. Его «метод распределения моментов» позволяет обходиться без решения систем уравнений, сводя все вычисления к сложению и вычитанию чисел.

НАПРЯЖЕНИЕ ПРИ КРУЧЕНИИ.

Если к концам вала приложены равные, но противоположно направленные внешние скручивающие моменты, то во всех его поперечных сечениях существуют только касательные напряжения, т.е. напряженное состояние в точках скручиваемого стержня представляет собой чистый сдвиг. В круговом поперечном сечении вала деформации сдвига и касательные напряжения равны нулю в центре и максимальны на краю; в промежуточных точках они пропорциональны расстоянию от центра тяжести сечения. Обычная формула для максимального касательного напряжения при кручении такова: S = Tc/J, где T – скручивающий момент на одном конце, c – радиус вала и J – полярный момент сечения. Для круга J = pr4/2. Эта формула применима только в случае кругового поперечного сечения. Формулы для валов с поперечным сечением другой формы выводятся путем решения соответствующих задач методами математической теории упругости с привлечением в некоторых случаях методов экспериментального анализа.

СЛОЖНОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ.

Нередко приходится рассчитывать балки, на которые в дополнение к поперечным нагрузкам действуют продольные силы растяжения или сжатия, приложенные к концам. В таких случаях напряжение в любой точке поперечного сечения равно алгебраической сумме нормального напряжения, создаваемого продольной нагрузкой, и изгибного напряжения, создаваемого поперечными нагрузками. Общая формула для напряжения в случае совместного действия изгиба и растяжения-сжатия такова: S = ± (P/A) ± (Mc/I), где знак «плюс» относится к растягивающему напряжению.

КОЛОННЫ.

Каркасы зданий и фермы мостов состоят в основном из растянутых стержней, балок и колонн. Колонны – это длинные сжатые стержни, примером которых в каркасах зданий могут служить вертикальные стержни, несущие межэтажные перекрытия.

Если длина сжатого стержня более чем в 10–15 раз превышает его толщину, то под действием критических нагрузок, приложенных к его концам, он, потеряв устойчивость, изогнется, даже если нагрузки номинально приложены по его оси (продольный изгиб). Вследствие такого изгиба нагрузка оказывается внецентренной. Если эксцентриситет в среднем поперечном сечении колонны равен D, то максимальное сжимающее напряжение в колонне будет равно (P/A) + (PDc/I). Отсюда видно, что допускаемая нагрузка для колонны должна быть меньше, чем для короткого сжатого стержня.

Формулу для устойчивости гибких колонн вывел в 1757 Л.Эйлер. Максимальная нагрузка P, которую может нести гибкая колонна высотой L, равна mEA /(L/r)2, где m – постоянный множитель, зависящий от конструкции основания, A – площадь поперечного сечения колонны, а r – наименьший радиус инерции поперечного сечения. Отношение L/r называется гибкостью (при продольном изгибе). Как нетрудно видеть, допускаемая нагрузка быстро убывает с увеличением гибкости колонны. В случае колонн с малой гибкостью формула Эйлера непригодна, и конструкторы вынуждены пользоваться эмпирическими формулами.

В строениях часто встречаются внецентренно нагруженные колонны. В результате точного теоретического анализа таких колонн были получены «формулы секанса». Но расчеты по этим формулам весьма трудоемки, а потому часто приходится прибегать к эмпирическим методам, дающим хорошие результаты.

СЛОЖНЫЕ НАПРЯЖЕННЫЕ СОСТОЯНИЯ

Напряжение в какой-либо точке той или иной плоскости нагруженного тела, вычисленное по обычным формулам, не обязательно будет наибольшим в этой точке. Поэтому важное значение имеет вопрос о соотношениях между напряжениями в разных плоскостях, проходящих через одну точку. Такие соотношения являются предметом раздела механики, посвященного сложным напряженным состояниям.

Соотношения между напряжениями.

Напряженное состояние в некоторой точке любого нагруженного тела можно полностью охарактеризовать, представив напряжения, действующие на грани элементарного куба в этой точке. Часто встречаются случаи, к которым относятся и рассмотренные выше, двухосного (плоского) напряженного состояния с напряжениями, равными нулю, на двух противоположных гранях куба. Напряжения, существующие в точке тела, неодинаковы в плоскостях с разным наклоном. Исходя из основных положений статики, можно сделать ряд важных выводов о соотношении между напряжениями в разных плоскостях. Приведем три из них:

1. Если в некоторой точке заданной плоскости имеется касательное напряжение, то точно такое же напряжение имеется в проходящей через эту точку плоскости, перпендикулярной заданной.

2. Существует плоскость, в которой нормальное напряжение больше, чем в любой другой.

3. В плоскости, перпендикулярной этой плоскости, нормальное напряжение меньше, чем в какой-либо другой.

Максимальное и минимальное нормальные напряжения, о которых говорится в п. 2 и 3, называются главными напряжениями, а соответствующие плоскости – главными плоскостями.

Необходимость в анализе главных напряжений на основе указанных соотношений не всегда возникает, так как простые формулы, которыми обычно пользуются инженеры, в большинстве случаев дают именно максимальные напряжения. Но в некоторых случаях, например при расчете вала, сопротивляющегося одновременно скручивающему и изгибающему моментам, нельзя обойтись без соотношений для сложного напряженного состояния.

БОЛЕЕ СЛОЖНЫЕ ЗАДАЧИ

В задачах, о которых говорилось выше, рассматривались напряжения либо равномерно распределенные, либо линейно меняющиеся с удалением от нейтральной оси, где напряжение равно нулю. Однако во многих случаях закон изменения напряжения более сложен.

В качестве примера задач с нелинейным распределением напряжений можно привести искривленные балки, толстостенные сосуды, работающие под высоким внутренним или наружным давлением, валы некругового поперечного сечения и нагруженные тела с резкими изменениями поперечного сечения (канавками, буртиками и т.д.). Для таких задач рассчитываются коэффициенты концентрации напряжений.

Кроме того, выше речь шла только о статических нагрузках, постепенно прилагаемых и снимаемых. Переменные же и периодически меняющиеся нагрузки, многократно повторенные, могут приводить к потере прочности, даже если они не превышают статического предела прочности рассматриваемого материала. Такие отказы называются усталостными, а проблема их предотвращения приобрела важное значение в наш век машин и механизмов, работающих на необычайно высоких скоростях. См. также СТАТИКА; ПРОЧНОСТНОЙ РАСЧЕТ КОНСТРУКЦИЙ; КОНСТРУКЦИОННЫЕ И СТРОИТЕЛЬНЫЕ МАТЕРИАЛЫ.

Виды напряжений - Отжиг, уменьшающий напряжения - Отжиг первого рода

Различают термические и фазовые (структурные) внутренние напряжения, которые возникают соответственно в результате термического сжатия или расширения и фазовых превращений в твердом состоянии при наличии в теле градиента температур.

Внутренние напряжения могут возникнуть практически при любой обработке, причем одна технологическая операция может привести к созданию разных по своему происхождению остаточных напряжений: термических, фазовых и напряжений от неоднородной пластической деформации.

Например, при горячей обработке давлением, кроме напряжений, образовавшихся из-за неоднородной пластической деформации, могут возникнуть термические, а также фазовые напряжения, если горячедеформированный сплав охлаждается ускоренно и в нем протекает фазовое превращение. При литье, сварке и закалке возникают термические и фазовые напряжения. Различные по своему происхождению остаточные напряжения алгебраически складываются и очень часто дают весьма сложные эпюры.

В соответствии с названием технологического процесса различают литейные, сварочные, закалочные, шлифовочные и другие остаточные напряжения.

Остаточные напряжения сказываются на поведении изделия при обработке, эксплуатации и даже при хранении на складе.

Остаточные напряжения, алгебраически складываясь с рабочими извне приложенными напряжениями, могут их усиливать или ослаблять. Как правило, наиболее опасны растягивающие остаточные напряжения, так как они, складываясь с растягивающими напряжениями от внешних нагрузок, приводят к разрушению, хотя эти нагрузки могут быть и невелики.

Особенно опасны растягивающие напряжения при трехосном растяжении.

Как известно, напряженное состояние при трехосном растяжении
— наиболее «жесткое», так как касательные напряжения, вызывающие пластическое течение, чрезвычайно малы или равны нулю, вследствие чего создаются благоприятные условия для хрупкого разрушения. Остаточные напряжения особенно опасны также в изделиях из малопластичных сплавов и таких, которые становятся хрупкими при понижении температуры.

При больших остаточных напряжениях разрушение часто происходит от незначительных по величине нагрузок (особенно ударных). Так, например, трещины в стальных отливках могут возникать при очистке их пневматическим молотком и даже от сквозняка зимой (из-за добавления термических напряжений к остаточным).

Крупные слитки полунепрерывного литья из малопластичных алюминиевых сплавов через некоторое время после окончания литья могут разрушаться от случайных небольших сотрясений или ударов; освобождающаяся при разрушении упругая энергия так велика, что одна часть слитка весом в сотни килограммов с сильным треском отрывается и отлетает на расстояние в несколько метров.

Остаточные растягивающие напряжения в сварных конструкциях приводят иногда к серьезным авариям. Разрушения сварных мостов и цельносварных судов часто связывают с проявлением больших остаточных напряжений, близких к разрушающим.

Цельносварные суда из-за остаточных растягивающих напряжений иногда разрушались под воздействием незначительных внешних факторов, например от удара ломом при очистке палубы от льда. Проблема остаточных напряжений в сварных конструкциях привлекла к себе особенно большое внимание после того, как несколько цельносварных судов разломились пополам во время плавления или стоянки.

Растягивающие остаточные напряжения в поверхностных слоях особенно вредны для деталей, работающих при знакопеременной нагрузке, так как такие напряжения способствуют усталостному разрушению (напомним, что усталостная трещина зарождается на поверхности изделия).

Вредное действие остаточных напряжений сказывается в повышении общей химической активности металла. Особенно вредно усиление межкристаллитной коррозии под действием растягивающих остаточных напряжений (сезонное растрескивание латуни).

«Теория термической обработки металлов»,
И.И.Новиков

Виды напряжений и их учет при расчете МК

Напряжения в зависимости от вида подразделяются на основные, дополнительные, местные и начальные.

Основные напряжения - напряжения, определяемые от внешних воздействий методами, излагаемыми в курсе сопротивления материалов. Основные напряжения определяются по усилиям, установленным для принятой идеализированной расчетной схемы (например, в решетчатых конструкциях - фермах и др., исходя из шарнирного вместо практически жесткого сопряжения стержней в узлах, иногда без учета пространственной. работы системы в целом и т. п.), без учета местных, дополнительных и внутренних напряжений. Искусственно создаваемые предварительные напряжения также относятся к основным.

Поскольку основные напряжения уравновешивают внешние воздействия и определяют несущую способность элементов конструкций, они и выявляются расчетом и по ним в основном судят о надежности конструкций (за исключением особых случаев).

Дополнительные напряжения - напряжения, возникающие в результате дополнительных связей по отношению к принятой идеализированной расчетной схеме (например, из-за жесткости узлов, дополнительных систем связей и т. п.). Дополнительные напряжения, определямые методами строительной механики, при пластичном материале не оказывают существенного влияния на несущую способность конструкции. Это объясняется тем, что при расчетных нагрузках материал в местах перенапряжения переходит в пластическое состояние, принаступлении которого дополнительные напряжения или уменьшаются, или снимаются. Например, из-за жесткости узлов в элементе решетчатой конструкции возникают помимо осевой силы моменты, которые вызывают Дополнительные напряжения в крайних фибрах. Повышение напряжения приводит к раннему развитию пластических деформаций в фирбах, что, в свою очередь, снижает моменты, а в пределе, при развитии пластических деформаций по всему сечению, узел свободно поворачивается. Благодаря этому предельная нагрузка получается такой же, как и при действии только одной продольной силы. Поэтому дополнительные напряжения не учитываются расчетом (за исключением некоторых специальных случаев).

Местные напряжения могут быть двух видов:

- в результате внешних воздействий;

- в местах резкого изменения или нарушения сплошности сечения, где вследствие искажения силового потока происходит концентрация напряжений.

В первом случае местные напряжения уравновешиваются с внешними воздействиями, во втором - они внутренне уравновешены.

К местным напряжениям, возникающим из-за внешних воздействий, относятся напряжения в местах приложения сосредоточенных нагрузок - на опорах, в местах опирания каких-либо других конструкций, под катками мостовых кранов в подкрановых балках, в местах крепления вспомогательных элементов. Местные напряжения могут привести к развитию чрезмерных пластических деформаций, трещин или к потере устойчивости в тонких элементах сечений (например, стенки двутавра). Местные напряжения этого вида учитывают в расчете.

Внимание!

Если вам нужна помощь в написании работы, то рекомендуем обратиться к профессионалам. Более 70 000 авторов готовы помочь вам прямо сейчас. Бесплатные корректировки и доработки. Узнайте стоимость своей работы.

Начальные напряжения. Начальными называются напряжения, которые имеются в ненагруженном внешней нагрузкой элементе и которые появились в нем в результате неравномерного остывания после прокатки или сварки или в результате предшествующей работы элемента и его пластической деформации, поэтому они называются также внутренними, собственными или остаточными. Начальные напряжения всегда уравновешены, поэтому эпюры их двузначны, а, эпюра).

Поможем написать любую работу на аналогичную тему

Получить выполненную работу или консультацию специалиста по вашему учебному проекту

Узнать стоимость

Виды напряжений — Студопедия

ПЛАСТИЧЕСКАЯ ДЕФОРМАЦИЯ И МЕХАНИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

Под механическими свойствами металла(или другого материала) понимают характеристики, определяющие его поведение под действием приложенных к нему внешних механических сил в виде статической, динамической или знакопеременной нагрузок.

К механическим свойствам относят прочность - сопротивление металла (сплава) деформации и разрушению и пластичность - способность металла к необратимой без разрушения деформации (остающейся после удаления деформирующих сил).

Деформацией называется изменение размеров и формы тела под действием приложенных сил. Деформация вызывается внешними силами, приложенными к телу, или происходящими в самом теле физико-механическими процессами (например, изменение объема отдельных кристаллитов при фазовых превращениях или вследствие температурного градиента).

В случае одноосного растяжения возникающие в теле напряжения равны. Сила Р, (рис. 7) приложенная к некоторой площадке F, обычно направлена к ней под некоторым углом. Поэтому в теле возникают нормальные и касательные напряжения.

Образование внутренних напряжений связано в основном с неоднородным распределением деформаций (в том числе и микродеформаций) по объему тела.


Наличие в испытуемом образце механических надрезов, трещин внутренних дефектов металла приводит к неравномерному распределению напряжений, создавая у основания надреза пиковую концентрацию нормальных напряжений (нормальные напряжения бывают растягивающими и сжимающими) (см. рис. 7). Действие надрезов, сделанных в образце, аналогично конфигурации изделий, имеющих сквозные отверстия, резьбу и т.п., или влиянию внутренних дефектов металла (неметаллических включений, графитных выделений в чугуне, трещин и др.), нарушающих его цельность. Поэтому всевозможные надрезы, отверстия, галтели и другие источники концентрации напряжений называют концентраторами напряжений.

Напряжения вызываются различными причинами.Различают временные,обусловленные действием внешней нагрузки и исчезающие после ее снятия, и внутренние остаточные напряжения, возникающие и уравновешивающиеся в пределах тела без действия внешней нагрузки.

Внутренние напряжения наиболее часто возникают в процессе быстрого нагрева или охлаждения металла вследствие неодинакового расширения (сжатия) поверхностных и внутренних слоев. Эти напряжения называют тепловыми.

Кроме того, напряжения возникают в процессе кристаллизации, при неравномерной деформации, при термической обработке вследствие структурных превращений по объему и т.д., эти напряжения называют фазовыми или структурными.

Внутренние напряжения классифицируют на:


Напряжения 1 рода (или зональные), называемые также макронапряжениями, они уравновешиваются в объеме всего тела, возникают главным образом в результате технологических процессов, которым подвергают деталь в процессе ее изготовления.

Напряжения 2 рода уравновешиваются в объеме зерна (кристаллита) или нескольких блоков (субзерен), их называют иначе микронапряжениями. Чаще всего они возникают в процессе фазовых превращений и деформации металла, когда разные кристаллиты и блоки внутри них оказываются в различном упругонапряженном состоянии.

Напряжения 3 рода, локализующиеся в объемах кристаллической ячейки, представляют собой статические искажения решетки, т. е. смещения атомов на доли ангстрема из узлов кристаллической решетки.

1.2 Виды напряженного состояния в точке

1.2 Виды напряженного состояния в точке

В нагруженном какой-то нагрузкой теле в каждой точке сечения
в общем случае возникают нормальное напряжение , направленное перпендикулярно к сечению, и касательное , лежащее в плоскости сечения. Как известно, через точку можно провести бесконечное количество плоскостей и в этой точке будут напряжения и . перпендикулярные и лежащие в этих плоскостях. Таким образом, напряженное состояние в точке можно представить совокупностью всех и , возникающих в ней. Для характеристики напряженного состояния в точке достаточно знать значения нормальных и касательных напряжений на трех взаимно перпендикулярных площадках (будет доказано позднее). Их удобнее представить в виде параллелепипеда с бесконечно малыми гранями. Поскольку расстояние между гранями бесконечно мало, то можно считать, что на противоположных гранях параллелепипеда возникают одинаковые по величине напряжения, но направленные противоположно.

Напряженное состояние в точке выражается совокупностью нормальных и касательных напряжений на трех взаимно перпендикулярных площадках (см. рис.1.2 а).

Рисунок 1.2

Нормальные напряжения имеют индекс оси, вдоль которой они направлены , ,. Касательные напряжения раскладывают на две составляющие, направленные вдоль осей координат. Поэтому касательные напряжения имеют два индекса: первый указывает площадку, на которой они действуют, второй — направление. Например,  — это касательное напряжение, действующее на площадке, перпендикулярной оси Х и направленное вдоль оси У. Эти девять компонентов напряжений записывают в столбик (в ряду — площадка, на которой действуют напряжения, в столбце — направление, совпадающее с осью координат) и называют тензором напряжений .

 =

Рекомендуемые файлы

Согласно закону парности касательных напряжений (будет доказано позднее):

;  и .

Таким образом, тензор напряжений состоит из 9 напряжений, но, учитывая, что касательные напряжения на двух взаимно перпендикулярных площадках равны, то напряженное состояние в точке может характеризоваться 6-ью напряжениями.

С поворотом граней параллелепипеда нормальные и касательные напряжения меняют свою величину и направление, но напряженное состояние в точке остается неизменным. Из этого следует, что может быть бесконечное количество записей тензора напряжений, но они будут характеризовать одно и то же напряженное состояние в точке.

Всегда можно найти такую ориентацию параллелепипеда в пространстве, когда на всех его гранях будут отсутствовать касательные напряжения  (будет доказано позднее). Площадки, на которых отсутствуют касательные напряжения, называют главными площадками,
а нормальные напряжения, действующие на них — главными напряжениями. Главных напряжений 3 и они имеют обозначение
с учетом знака. Тензор напряжений, выраженный в главных напряжениях, имеет следующий вид и представлен на рисунке 1.2 б.

В зависимости от количества возникающих главных напряжений различают следующие виды напряженного состояния в точке:

1. Трехосное или объемное. Все три главных напряжения не равны нулю (см. рис.1.3 а).

2. Двухосное или плоское. Одно из главных напряжений равно нулю (см. рис. 1.3 б).

3. Одноосное или линейное. Два главных напряжения равны нулю (см. рис. 1.3 в). Линейное напряженное состояние представляет собой растяжение или сжатие вдоль одной оси.

Рисунок 1.3

Контрольные вопросы

1. Из скольких напряжений состоит тензор? Сколько из них определяющих?

Информация в лекции "16. Экологические аспекты методов разработки" поможет Вам.

2. Что такое главная площадка и главное напряжение?

3. Для одной и той же точки могут ли тензоры иметь различную запись?

4. Какие бывают виды напряженного состояния в точке?

5. Почему в тензоре, выраженном в главных напряжениях шесть нулей?

6. Какие индексы имеют касательные напряжения?

7. Как записывают напряжения в тензоре?

Обозначение напряжений. Правило знаков. Виды напряженного состояния

 

Рассмотрим тело произвольной формы, занимающее объем V (рис. 4.1), в декартовой системе координат x,y,z , определенным образом закрепленное, загруженное некоторой произвольной нагрузкой, находящееся в равновесии. Выделим из этого тела элементарный объём размером dV=dx×dy×dz . По граням этого объёма будут действовать, как известно из вводной части, нормальные σ и касательные τ напряжения рис 4.2.

Примем следующие обозначения для напряжений:

нормальное напряжение обозначим буквой σ с одним индексом, означающим название оси, параллельно которой оно действует. Так нормальное напряжение σх направлено параллельно оси х. Касательные напряжения обозначим буквой τ с двумя индексами – первый будет означать ось, которая является нормалью к рассматриваемой площадке элементарного объёма, а второй индекс будет означать ось, параллельно которой это напряжение действует. Так касательное напряжение τyx действует на грани элементарного объёма с нормалью у параллельно оси х.

Правило знаков для напряжений:

если внешняя нормаль к рассматриваемой грани (площадке) совпадает с положительным (отрицательным) направлением координатной оси, то положительное напряжение также должно совпадать с положительным (отрицательным) направлением той оси, параллельно которой это напряжение действует. На рис 4.2 все напряжения показаны с положительным знаком.

Меняя ориентацию выделенного объёма относительно осей x, y, z, будут изменяться значения нормальных σ и касательных напряжений τ.

Вся совокупность нормальных и касательных напряжений, действующих по всевозможным площадкам в окрестности данной точки, образуют напряженное состояние в этой точке. Можно указать такое положение элементарного объёма dV относительно осей x, y, z, при котором на его гранях будут отсутствовать касательные напряжения τ. Площадки, где отсутствуют касательные напряжения, называются главными площадками, а нормальные напряжения σ, действующие на главных площадках, называются главными напряжениями.



Если вся совокупность напряжений приводится к одному главному напряжению σ1 – напряженное состояние называется одноосным (линейным – простое растяжение-сжатие: рис 4.3а), к двум главным напряжениям σ1 и σ2 – напряженное состояние считается двуосным (плоским: рис 4.3б), к трем главным напряжениям σ1, σ2, σ3 – напряженное состояние относится к трехосному (пространственному или объёмному) (рис. 4.3в).


 
 

Представим совокупность напряжений (рис. 4.2), действующих на исходных площадках малого объёма в виде такой таблицы:

(4.1)

 

Данная таблица представляет собой тензор напряжений, характеризующий напряженное состояние в точке деформируемого твёрдого тела.

Таким образом, подобно скалярной величине, характеризующейся одним числом и векторной величине, характеризующейся тремя числами (как правило, проекциями на координатные оси), тензорная величина описывается девятью компонентами, содержащимися в таблице (4.1).

 

Перенапряжение, виды и способы борьбы с ним. Стабилизаторы напряжения

Проблемная ситуация – перепады напряжения

Сегодня наше существование напрямую зависит от электричества. Будь то, крупные промышленные объекты или частные дома – все они регулярно потребляют электроэнергию. Но, к сожалению, часто в электрической сети возникают перепады, скачки напряжения и другие помехи. Несмотря на то, что основные параметры электросети прописаны в ГОСТ, колебания напряжения в российских сетях - частая проблема.

Падение и перепады напряжения можно определить по миганию лампочек, их тусклому свету, слабой работе нагревательных приборов и при резком выключении и включении электротехники.

Чем данная ситуация опасна?

Если для бытовой техники это влечет за собой лишь уменьшение срока эксплуатации, то для приборов, где важны точные значения, таких как лабораторное, медицинское или производственное оборудование – это сулит поломкой дорогостоящего оборудования или искажением его показателей.

Более того, иногда это может грозить безопасности жизни людей, чье состояние, зависит от работы приборов, например, в случае пациентов в реанимации.

Что такое перенапряжение, виды и способы борьбы с ним

Часто при разговоре о напряжении употребляется термин «перенапряжение» и не всегда понятно, о каком явлении идет речь. Для исключения путаницы в терминологии ниже приведены пояснения в различии явлений с одним и тем же названием, причины возникновения в сети, характер и методы борьбы с ним.

Первый вид перенапряжения - импульсное перенапряжение. Возникает при грозовых воздействиях на электросеть или при коммутационных процессах, как во внешней сети, так и в самой электроустановке. Длительность 1-3 мс. Сила скачка может быть от 1 до 10 кВ. Среди возможных последствий - неожиданный сбой в работе цифрового оборудования или его выход из строя. Бороться с импульсным перенапряжением нужно применяя ограничители перенапряжения (ОПН) в виде разрядников или варисторов, используя разделительные трансформаторы, стабилизаторы. Например, все стабилизаторы напряжения торговой марки "Полигон" оснащены устройствами защиты от импульсных перенапряжений.


Второй вид перенапряжения - это длительное отклонение напряжения сети в сторону превышения нормы.

Наиболее частые причины возникновения этого явления:

  • Перегрузка линии питания

Провода сети питания имеют определенное сопротивление, и при протекании тока нагрузки на этих проводах возникает падение напряжения. Величина падения напряжения зависит от сечения провода, материала (медь или алюминий) и его длины. При проектировании объектов эти значения учитываются в расчетах, чтобы на нагрузке величина напряжения находилась в норме.

К сожалению, в эксплуатации находится множество электросетей, спроектированных десятки лет назад, а уровень нагрузки значительно вырос. Яркий пример – сети различных садоводств и других загородных потребителей. Недостаточное сечение линий и, как результат, потери в этих линиях приводят к тому, что напряжение питания у потребителя становится ниже нормы, особенно не везет тем, кто находится в конце линии (см. рис. фаза L2).

  • Перекос нагрузки

Недаром на предприятиях, где ответственно относятся к состоянию электросетей, как внешних, так и внутренних, внимательно следят за равномерным распределением нагрузки по фазам. Согласно СП 31-110 п. 9.5 «…разница в токах наиболее и наименее нагруженных фаз не должна превышать 30% в пределах одного щитка и 15% - в начале питающих линий».

Наиболее негативно это явление сказывается на сетях с недостаточным сечением проводников. Давайте рассмотрим пример на приведенном ниже рисунке. Фаза L2 перегружена. У потребителей, подключенных к этой фазе низкое напряжение, падение напряжения в нейтральном проводнике значительное. Согласно векторной диаграмме напряжения, в трехфазной сети происходит смещение точки нейтрали (N) и на мало загруженных фазах L1 и L3 появляется высокое напряжение. Кроме того, перекос нагрузок негативно сказывается на трансформаторе подстанции.


  • Пусковые токи нагрузки

Не секрет, что некоторые виды оборудования при включении обладают большими пусковыми токами (электродвигатели до 6 крат от величины рабочего тока, трансформаторы до 12 крат). На момент пуска в электросети наблюдается провал напряжения ниже допустимых значений. В некоторых случаях эти провалы могут оказаться критичными для другого оборудования, подключенного на эту же линию питания.

  • Короткое замыкание

При коротком замыкании между L и N наблюдается эффект схожий с перекосом нагрузки, но усугубленный тем, что падение напряжения в линии нейтрали достигает значений до 110 В. На фазе замыкания происходит провал напряжения, на других фазах - значительное превышение напряжения до момента срабатывания защиты. Замыкания также могут быть между фазами, фазой и корпусом.

  • Отключение мощной нагрузки

Электросети, помимо активного сопротивления проводников, обладают еще ёмкостью и индуктивностью. Периодическое отключение мощной нагрузки приводит к кратковременному всплеску напряжения в сети за счет общей индуктивности сети, что вряд ли можно назвать положительным событием.

Положительный эффект этого явления используется в системе зажигания автомобиля. Генератор 12 В – прерыватель – катушка зажигания (индуктивность) – свеча. Катушка зажигания в определенный момент отключается от генератора прерывателем (прекращается ток) и вся энергия, запасенная индуктивностью катушки, в виде высоковольтного выброса с напряжением до десятков киловольт поступает на свечу зажигания.

  • Обрыв нейтрали

Тяжелейший вид аварии, при котором в трёхфазной сети фазные напряжения могут достигать значений более 300 В. Все будет зависеть от величин фазных нагрузок на момент обрыва нейтрали. На мощных однофазных потребителях с низким сопротивлением напряжение составит несколько вольт, а на малых нагрузках - ближе к линейному напряжению. Процесс динамичен. Малые нагрузки начинают выгорать из-за высокого напряжения с коротким замыканием. На время протекания тока короткого замыкания напряжение на мощных нагрузках меняется с малого до практически линейного в 380 В. Стандартная защита в виде типовых автоматов не всегда успевает отработать и потеря некоторого оборудования достаточно частое явление. Более эффективной защитой от данного вида аварии является применение реле контроля напряжения (РКН), реле контроля фаз (РКФ) для трехфазных нагрузок или стабилизатора напряжения, у которого данные функции уже аппаратно встроены.

Чтобы обезопасить себя от перечисленных ранее видов перенапряжения, необходимо установить стабилизатор напряжения.

Какие задачи выполняет стабилизатор напряжения?

Это устройство, которое гарантирует получение стабилизированного напряжения 220 В и защищает технику от скачков и перепадов напряжения. Стабилизатор подходит как для компьютерной, бытовой техники, аудио-видео систем, так и для котлов, насосов, станков, цехов, медицинского оборудования. Стабилизатор обеспечивает качественную, исправную работу и долгий срок службы электротехники в квартире, загородном доме, офисе и на производстве.

По каким параметрам подбирают стабилизатор?

Стабилизаторы бывают разными, и важно подобрать подходящий лично вам стабилизатор. Для этого необходимо обратить внимание на следующие параметры:

  1. Мощность нагрузки: для этого нужно сложить мощности всех электроприборов, которые одновременно будут работать.
  2. Тип сети: однофазная или трехфазная. Однофазный стабилизатор представляет собой напольный блок, который можно установить как в комнате, так и в хозяйственном помещении. Для трёхфазной сети используется трёхфазный стабилизатор в виде 3-х независимых однофазных стабилизаторов или одного шкафа (для больших мощностей). 
  3. Принцип работы стабилизатора: релейный, электромеханический (сервомоторные, сервоприводные), электронный (симисторные, тиристорные). Так электромеханические больше подходят для промышленных, медицинских, космических объектов, а электронные для малых производств, загородных домов.
  4. Точность коррекции напряжения: +/- 1% - 20%.
NB! Установка стабилизатора напряжения не означает, что в сети будет постоянно 220 В или 380 В. Нередко недобросовестные производители стабилизаторов устанавливают горящее табло 220 В, и это значение никак не меняется. Кажется, что стабилизатор выполняет свою работу идеально, на табло всегда 220 В! Но стабилизируется ли действительно напряжение до этого значения – неизвестно. Это может быть лишь картинка, а не реальный показатель напряжения! Будьте внимательны!

ЛАЙФХАК. Качественный стабилизатор редко показывает значение ровно 220 В (380 В), поскольку у него всегда есть погрешность на выходе – «точность стабилизации».

Стабилизаторы торговой марки «Полигон»

Перечисленные все выше виды аварий решают стабилизаторы «Сатурн» и «Каскад». Данные модели выпускаются компанией «Полигон» с 1996 года и прошли суровую проверку российскими сетями. Компания производит сборку из комплектующих от ведущих производителей и проводит обязательный контроль продукции, обеспечивая надежную работу каждого стабилизатора на долгие годы.

Данные стабилизаторы разработаны с учетом российских сетей и корректируют напряжения в максимальном диапазоне входных напряжений, сохраняя полную номинальную мощность. Срок службы стабилизаторов «Сатурн» и «Каскад» достигает 15 лет. Они защищают производства, больницы, транспортные узлы, военные и космические объекты по всей России, например, объекты Газпрома, космодромы Байконур и Плесецк, Центр им. Алмазова и многие другие.

Компания предлагает широкий выбор стабилизаторов для дома, офиса или производства. Главные отличия между «Сатурном» и «Каскадом» – это уровень погрешности (1% и 2,5%, соответственно), и принцип работы: промышленный «Сатурн» – электромеханический стабилизатор, «Каскад» – электронный. Более подробно о различиях этих моделей вы можете узнать на сайте производителя www.poligonspb.ru.

Итак, теперь Вы знаете, что представляет из себя стабилизатор напряжение и с какими проблемами он справляется. Важно помнить, что результатом перепадов напряжения в лучшем случае будет потеря несохраненных данных на компьютере, в худшем - повреждения электроприборов и даже угроза жизни людей.

Посмотреть PDF-версию статьи можно тут.

Электронную версию статьи вы можете прочитать на сайте журнала ИСУП. 

Электрические напряжения - электрические 101

Схемы подключения питания на 240 В

Разность потенциалов (напряжение) между фазами A и B 120 вольт составляет 240 вольт. Разность потенциалов двух линий по 120 вольт на одной фазе равна 0 вольт. Напряжение фаз A и B необходимо для подачи 240 вольт на нагрузку.

Напряжение между фазами A и B составляет 240 вольт

Напряжение между фазами А и А равно 0 В

Схема электрических соединений прибора на 240 В

Это электрическая схема цепи 240 В для устройства.Двухполюсный выключатель подает 120 вольт A и B для получения 240 вольт.

Напряжение в жилых помещениях в США и Канаде составляет 120/240 вольт переменного тока. Электроэнергия поступает на главную электрическую панель дома от трансформатора энергокомпании в виде двух линий на 120 вольт с фазами, разнесенными на 180 градусов. Затем 120 и 240 вольт (вместе с нейтралью и землей) распределяются по розеткам (выключателю, розетке, осветительной арматуре и т. Д.) По всему дому.

Номинальное напряжение

110, 115, 120, 125, 130, 220, 230, 240, 250 вольт, что это за разные напряжения?

Номинальное напряжение - 120 В и 240 В - стандарты для обозначения класса напряжения для жилых домов.Все остальные напряжения относятся к категории высокого или низкого напряжения лампочек, приборов, электроники и т. Д.

Более высокие значения напряжения 125, 130, 230 и 250 вольт предназначены для переключателей, розеток, лампочек и некоторых нагрузок. Эти номинальные значения указывают на верхний предел напряжения, при котором устройство или нагрузка должны работать должным образом в нормальных условиях.

Нижние значения напряжения 110, 115 и 220 В предназначены для нагрузок (бытовых приборов, двигателей и т. Д.). Эти характеристики указывают нижний предел напряжения для правильной работы в нормальных условиях.

240 В переменного тока

Для работы бытовых электроплит, электрических сушилок и центральных кондиционеров обычно требуется 240 вольт. 240 вольт достигается при объединении двух источников по 120 вольт разных фаз (фазы A и B). Ток фазы B течет в обратном направлении, как фаза A. Когда напряжение фазы A достигает пика +170 вольт, фаза B находится на уровне - 170 вольт.

120 В, синусоидальная фаза

Синусоидальная фаза 120 В, фаза B

различных типов высокого напряжения

Различные типы высокого напряжения:

В области электротехники и прикладной физики, различные типы высоких напряжений (d.c., a.c`` и импульс) требуются для нескольких приложений. Например, электронные микроскопы и рентгеновские аппараты требуют высокого постоянного тока. напряжения порядка 100 кВ и более. Электростатические осадители, ускорители частиц в ядерной физике и т. Д. Требуют высокого напряжения (постоянного тока) в несколько киловольт и даже мегавольт.

High a.c. для испытаний силового оборудования, рассчитанного на сверхвысокие напряжения передачи (система 400 кВ и выше), требуются напряжения в один миллион вольт или даже больше. Высокие импульсные напряжения требуются в целях тестирования, чтобы моделировать перенапряжения, возникающие в энергосистемах из-за удара молнии или переключения.

Для инженеров-электриков наибольшее внимание уделяется высоким напряжениям при испытании изоляции различных компонентов в энергосистемах на различные типы напряжений, а именно, переменного тока промышленной частоты, высокой частоты, коммутационных или грозовых импульсов. Следовательно, создание высоких напряжений в лабораториях для целей тестирования имеет важное значение.

различных типов высокого напряжения, упомянутых выше, классифицируются как

  • Высокий постоянный ток напряжения
  • Высокая а.c. напряжения промышленной частоты.
  • Высокий перем. Ток напряжения высокой частоты.
  • Высокие переходные процессы или импульсов напряжений с очень малым превышением напряжения и
  • Переходные напряжения большей продолжительности, например, коммутационные перенапряжения.

Обычно при высоковольтных испытаниях ток в условиях отказа ограничивается небольшим значением (менее ампера в случае d.c. или напряжения переменного тока и несколько ампер в случае импульсных или переходных напряжений).

Но в некоторых случаях, например, при испытании переключателей перенапряжения или испытании КРУ, испытание сильным током в несколько сотен ампер имеет значение. Для испытаний устройств защиты от перенапряжения требуются высокие импульсные токи порядка нескольких килоампер.

Полный список: вилки, розетки и напряжение по странам

Абу-Даби (не страна, а штат (эмират) в Объединенных Арабских Эмиратах) G 230 В 50 Гц
Афганистан C / F 220 В 50 Гц
Албания C / F 230 В 50 Гц
Алжир C / F 230 В 50 Гц
Американское Самоа A / B / F / I 120 В 60 Гц
Андорра C / F 230 В 50 Гц
Ангола C / F 220 В 50 Гц
Ангилья A / B 110 В 60 Гц
Антигуа и Барбуда A / B 230 В 60 Гц
Аргентина C / I 220 В 50 Гц
Армения C / F 230 В 50 Гц
Аруба A / B / F 120 В 60 Гц
Австралия I 230 В (официально, но на практике часто 240 В) 50 Гц
Австрия C / F 230 В 50 Гц
Азербайджан C / F 220 В 50 Гц
Азорские острова A / B / C / F 230 В 50 Гц
Багамы A / B 120 В 60 Гц
Бахрейн G 230 В 50 Гц
Балеарские острова C / F 230 В 50 Гц
Бангладеш A / C / D / G 220 В 50 Гц
Барбадос A / B 115 В 50 Гц
Беларусь C / F 220 В 50 Гц
Бельгия C / E 230 В 50 Гц
Белиз A / B / G 110 В / 220 В 60 Гц
Бенин C / E 220 В 50 Гц
Бермудские острова A / B 120 В 60 Гц
Бутан C / D / G 230 В 50 Гц
Боливия Кондиционер 230 В 50 Гц
Бонайре Кондиционер 127 В 50 Гц
Босния и Герцеговина C / F 230 В 50 Гц
Ботсвана D / G 230 В 50 Гц
Бразилия C / N 127 В / 220 В 60 Гц
Британские Виргинские острова A / B 110 В 60 Гц
Бруней G 240 В 50 Гц
Болгария C / F 230 В 50 Гц
Буркина-Фасо C / E 220 В 50 Гц
Бирма (официально Мьянма) A / C / D / G / I 230 В 50 Гц
Бурунди C / E 220 В 50 Гц
Камбоджа A / C / G 230 В 50 Гц
Камерун C / E 220 В 50 Гц
Канада A / B 120 В 60 Гц
Канарские острова C / E / F 230 В 50 Гц
Кабо-Верде (на португальском: Кабо-Верде) C / F 230 В 50 Гц
Каймановы острова A / B 120 В 60 Гц
Центральноафриканская Республика C / E 220 В 50 Гц
Чад C / E / F 220 В 50 Гц
Нормандские острова (Гернси и Джерси) C / G 230 В 50 Гц
Чили C / L 220 В 50 Гц
Китай, Народная Республика A / C / I 220 В 50 Гц
Остров Рождества I 230 В 50 Гц
Кокосовые острова (острова Килинг) I 230 В 50 Гц
Колумбия A / B 110 В 60 Гц
Коморские острова C / E 220 В 50 Гц
Конго-Браззавиль (Республика Конго) C / E 230 В 50 Гц
Конго-Киншаса (Демократическая Республика Конго) C / E 220 В 50 Гц
Острова Кука I 240 В 50 Гц
Коста-Рика A / B 120 В 60 Гц
Кот-д’Ивуар (Кот-д’Ивуар) C / E 220 В 50 Гц
Хорватия C / F 230 В 50 Гц
Куба A / B / C / L 110 В / 220 В 60 Гц
Кюрасао A / B 127 В 50 Гц
Кипр G 230 В 50 Гц
Кипр, Север (непризнанное, самопровозглашенное государство) G 230 В 50 Гц
Чешская Республика (Чехия) C / E 230 В 50 Гц
Дания C / E / F / K 230 В 50 Гц
Джибути C / E 220 В 50 Гц
Доминика D / G 230 В 50 Гц
Доминиканская Республика A / B / C 120 В 60 Гц
Дубай (не страна, а государство (эмират) в составе Объединенных Арабских Эмиратов) G 230 В 50 Гц
Восточный Тимор (Тимор-Лешти) C / E / F / I 220 V 50 Гц
Эквадор A / B 120 В 60 Гц
Египет C / F 220 В 50 Гц
Сальвадор A / B 120 В 60 Гц
Англия G 230 В 50 Гц
Экваториальная Гвинея C / E 220 В 50 Гц
Эритрея C / L 230 В 50 Гц
Эстония C / F 230 В 50 Гц
Эфиопия C / F / G 220 В 50 Гц
Фарерские острова C / E / F / K 230 В 50 Гц
Фолклендские острова G 240 В 50 Гц
Фиджи I 240 В 50 Гц
Финляндия C / F 230 В 50 Гц
Франция C / E 230 В 50 Гц
Французская Гвиана (заморский департамент Франции) C / E 230 В 50 Гц
Французская Полинезия (заморское сообщество Франции) C / E 220 В 60 Гц
Габон (Габонская Республика) C / E 220 В 50 Гц
Гамбия G 230 В 50 Гц
Сектор Газа (Газа) C / H 230 В 50 Гц
Грузия C / F 220 В 50 Гц
Германия C / F 230 В 50 Гц
Гана D / G 230 В 50 Гц
Гибралтар G 230 В 50 Гц
Великобритания (GB) G 230 В 50 Гц
Греция C / F 230 В 50 Гц
Гренландия C / E / F / K 230 В 50 Гц
Гренада G 230 В 50 Гц
Гваделупа (заморский департамент Франции) C / E 230 В 50 Гц
Гуам A / B 110 В 60 Гц
Гватемала A / B 120 В 60 Гц
Гвинея C / F 220 В 50 Гц
Гвинея-Бисау C / E / F 220 В 50 Гц
Гайана A / B / D / G 120 В / 240 В 60 Гц
Гаити A / B 110 В 60 Гц
Голландия (официально Нидерланды) C / F 230 В 50 Гц
Гондурас A / B 120 В 60 Гц
Гонконг G 220 В 50 Гц
Венгрия C / F 230 В 50 Гц
Исландия C / F 230 В 50 Гц
Индия C / D / M 230 В 50 Гц
Индонезия C / F 230 В 50 Гц
Иран C / F 230 В 50 Гц
Ирак C / D / G 230 В 50 Гц
Ирландия (Ирландия, Ирландия) G 230 В 50 Гц
Ирландия, Северная G 230 В 50 Гц
Остров Мэн C / G 230 В 50 Гц
Израиль C / H 230 В 50 Гц
Италия C / F / L 230 В 50 Гц
Ямайка A / B 110 В 50 Гц
Япония A / B 100 В 50 Гц / 60 Гц
Иордания C / D / F / G / J 230 В 50 Гц
Казахстан C / F 220 В 50 Гц
Кения G 240 В 50 Гц
Кирибати I 240 В 50 Гц
Корея, Северная C / F 220 В 50 Гц
Корея, Южная C / F 220 В 60 Гц
Косово C / F 230 В 50 Гц
Кувейт G 240 В 50 Гц
Кыргызстан C / F 220 В 50 Гц
Лаос A / B / C / E / F 230 В 50 Гц
Латвия C / F 230 В 50 Гц
Ливан C / D / G 230 В 50 Гц
Лесото M 220 В 50 Гц
Либерия A / B / C / F 120 В / 220 В 60 Гц
Ливия C / L 230 В 50 Гц
Лихтенштейн C / J 230 В 50 Гц
Литва C / F 230 В 50 Гц
Люксембург C / F 230 В 50 Гц
Макао G 220 В 50 Гц
Македония, Северная C / F 230 В 50 Гц
Мадагаскар C / E 220 В 50 Гц
Мадейра C / F 230 В 50 Гц
Малави G 230 В 50 Гц
Малайзия G 230 В (официально, но на практике часто 240 В) 50 Гц
Мальдивы C / D / G / L 230 В 50 Гц
Мали C / E 220 В 50 Гц
Мальта G 230 В 50 Гц
Маршалловы Острова A / B 120 В 60 Гц
Мартиника (Французский заморский департамент) C / E 230 В 50 Гц
Мавритания C / E / F 220 В 50 Гц
Маврикий C / G 230 В 50 Гц
Mayotte (Французский заморский департамент) C / E 230 В 50 Гц
Мексика A / B 127 В 60 Гц
Микронезия (официально: Федеративные Штаты Микронезии) A / B 120 В 60 Гц
Молдова C / F 230 В 50 Гц
Монако C / E / F 230 В 50 Гц
Монголия C / F (примечание: большинство розеток в Монголии универсальные, которые принимают либо типы A / C, либо типы
A / B / C / D / E / F / G / I / O)
230 В 50 Гц
Черногория C / F 230 В 50 Гц
Монтсеррат A / B 230 В 60 Гц
Марокко C / E 220 В 50 Гц
Мозамбик C / F / M 220 В 50 Гц
Мьянма (ранее Бирма) A / C / D / G / I 230 В 50 Гц
Намибия D / M 220 В 50 Гц
Науру I 240 В 50 Гц
Непал C / D / M 230 В 50 Гц
Нидерланды C / F 230 В 50 Гц
Новая Каледония (заморское сообщество Франции) C / E 220 В 50 Гц
Новая Зеландия I 230 В 50 Гц
Никарагуа A / B 120 В 60 Гц
Нигер C / D / E 220 В 50 Гц
Нигерия D / G 230 В 50 Гц
Ниуэ I 230 В 50 Гц
Остров Норфолк I 230 В 50 Гц
Северный Кипр (непризнанное, самопровозглашенное государство) G 230 В 50 Гц
Северная Корея C / F 220 В 50 Гц
Северная Македония C / F 230 В 50 Гц
Северная Ирландия G 230 В 50 Гц
Норвегия C / F 230 В 50 Гц
Оман G 240 В 50 Гц
Пакистан C / D 230 В 50 Гц
Палау A / B 120 В 60 Гц
Палестина C / H 230 В 50 Гц
Панама A / B 120 В 60 Гц
Папуа-Новая Гвинея I 240 В 50 Гц
Парагвай Кондиционер 220 В 50 Гц
Перу A / B / C 220 В 60 Гц
Филиппины A / B / C 220 В 60 Гц
Острова Питкэрн I 230 В 50 Гц
Польша C / E 230 В 50 Гц
Португалия C / F 230 В 50 Гц
Пуэрто-Рико A / B 120 В 60 Гц
Катар G 240 В 50 Гц
Реюньон (Французский заморский департамент) C / E 230 В 50 Гц
Румыния C / F 230 В 50 Гц
Россия (официально Российская Федерация) C / F 220 В 50 Гц
Руанда C / E / F / G 230 В 50 Гц
Saba A / B 110 В 60 Гц
Сен-Бартелеми (французское заморское сообщество, неофициально также называемое Сен-Бартс или Сен-Бартс) C / E 230 В 60 Гц
Остров Святой Елены G 230 В 50 Гц
Сент-Китс и Невис (официально Федерация Сент-Кристофера и Невиса) D / G 230 В 60 Гц
Сент-Люсия G 230 В 50 Гц
Сен-Мартен (французское зарубежье) C / E 220 В 60 Гц
Сен-Пьер и Микелон (французское зарубежье) C / E 230 В 50 Гц
Сент-Винсент и Гренадины A / B / G 110 В / 230 В 50 Гц
Самоа I 230 В 50 Гц
Сан-Марино C / F / L 230 В 50 Гц
Сан-Томе и Принсипи C / F 230 В 50 Гц
Саудовская Аравия G 220 В 60 Гц
Шотландия G 230 В 50 Гц
Сенегал C / D / E 230 В 50 Гц
Сербия C / F 230 В 50 Гц
Сейшельские острова G 240 В 50 Гц
Сьерра-Леоне D / G 230 В 50 Гц
Сингапур G 230 В 50 Гц
Синт-Эстатиус A / B / C / F 110 В / 220 В 60 Гц
Синт-Мартен A / B 110 В 60 Гц
Словакия C / E 230 В 50 Гц
Словения C / F 230 В 50 Гц
Соломоновы Острова G / I 230 В 50 Гц
Сомали G 220 В 50 Гц
Сомалиленд (непризнанное, самопровозглашенное государство) G 220 В 50 Гц
Южная Африка C / M / N 230 В 50 Гц
Южная Корея C / F 220 В 60 Гц
Южный Судан C / D 230 В 50 Гц
Испания C / F 230 В 50 Гц
Шри-Ланка G 230 В 50 Гц
Судан C / D 230 В 50 Гц
Суринам (Суринам) A / B / C / F 127 В / 220 В 60 Гц
Свазиленд M 230 В 50 Гц
Швеция C / F 230 В 50 Гц
Швейцария C / J 230 В 50 Гц
Сирия C / E / L 220 В 50 Гц
Таити (самый большой остров во Французской Полинезии, заморское сообщество Франции) C / E 220 В 60 Гц
Тайвань A / B 110 В 60 Гц
Таджикистан C / F 220 В 50 Гц
Танзания D / G 230 В 50 Гц
Таиланд A / B / C / O 230 В 50 Гц
Того C / E 220 В 50 Гц
Токелау I 230 В 50 Гц
Тонга I 240 В 50 Гц
Тринидад и Тобаго A / B 115 В 60 Гц
Тунис C / E 230 В 50 Гц
Турция C / F 230 В 50 Гц
Туркменистан C / F 220 В 50 Гц
Острова Теркс и Кайкос A / B 120 В 60 Гц
Тувалу I 230 В 50 Гц
Уганда G 240 В 50 Гц
Украина C / F 230 В 50 Гц
Объединенные Арабские Эмираты (ОАЭ) G 230 В 50 Гц
Соединенное Королевство (Великобритания) G 230 В 50 Гц
Соединенные Штаты Америки (США) A / B 120 В 60 Гц
Виргинские острова США A / B 110 В 60 Гц
Уругвай C / F / L 220 В 50 Гц
Узбекистан C / F 220 В 50 Гц
Вануату I 230 В 50 Гц
Ватикан C / F / L 230 В 50 Гц
Венесуэла A / B 120 В 60 Гц
Вьетнам A / B / C 220 В 50 Гц
Виргинские острова (Британские) A / B 110 В 60 Гц
Виргинские острова (США) A / B 110 В 60 Гц
Уэльс G 230 В 50 Гц
Уоллис и Футуна (французское зарубежье) C / E 220 В 50 Гц
Западный берег C / H 230 В 50 Гц
Западная Сахара C / E 220 В 50 Гц
Йемен A / D / G 230 В 50 Гц
Замбия C / D / G 230 В 50 Гц
Зимбабве D / G 230 В 50 Гц

Основы систем тока (переменного / постоянного тока) и уровней напряжения, которые нельзя забывать

Основы электротехники

Есть много основ электротехники, которые вы действительно должны знать в любое время, даже посреди ночи! Основы, которые мы здесь обсудим, - это текущие системы и уровни напряжения в системах передачи и распределения.

Токовые системы (AC / DC) и уровни напряжения, которые нельзя забывать , и
  • Пульсирующий
  • Электромонтажники, работающие в сфере распределения и передачи, в основном работают с переменным током. Пульсирующие токи в этой статье обсуждаться не будут.


    Постоянные токи (д.c.)

    Система постоянного тока (d.c.) - это система , в которой ток течет в одном направлении в проводниках этой системы. Обычным примером является автомобильный аккумулятор, у которого есть две клеммы, одна положительная (+), а другая отрицательная (-).

    Принято соглашение, согласно которому ток течет от положительного вывода к внешней цепи и возвращается к отрицательному выводу .

    Высоковольтная передача электроэнергии постоянным током была разработана в последние годы. В целом, однако, постоянный ток распространение ограничено:

    1. Трамвайные и тяговые системы с напряжением обычно 600 В;
    2. Железнодорожный пост. системы тяги с напряжением 1,5кВ между рельсом и проводом ВЛ;
    3. Лифты, печатные машины и различные машины, где желательно плавное регулирование скорости;
    4. Гальваника; и
    5. Зарядка аккумулятора.

    Обычно постоянный ток системы бывают 2-х или 3-х проводного типа. В 2-проводной системе один провод положительный, а другой отрицательный. Разница потенциалов для трамвайных путей составляет 500 В при отрицательном рельсе и постоянном токе. В железнодорожной системе разница потенциалов составляет 1,5 кВ, опять же с отрицательной полярностью.

    В 3-проводной системе стандартные напряжения 460 и 230 В . Есть три провода, один из которых на 230 В положительный (или + 230 В потенциал), второй 230 В отрицательный (или - 230 В потенциал), а третий, называемый «общим» или нейтральным , имеет нулевой потенциал (см. Рисунок 1 ).

    Питание 230 В берется от «внешнего» (или положительного) и общего проводов, или от «внутреннего» (или отрицательного) и общего проводов.

    Рисунок 1 - Потенциал в 3-проводной системе

    Энергия для двигателей на 480 В берется из внешнего и внутреннего проводников.

    Вернуться к содержанию ↑


    Переменный ток (a.c.)

    Переменный ток (a.c.) течет в электрической цепи, на которую подается переменное напряжение. Это напряжение регулярно меняет направление на противоположное, и это вызвано способом, которым оно генерируется.

    Проще говоря, генератор представляет собой медную катушку, которая установлена ​​на валу между противоположными полюсами магнита. Когда вал вращается, медь разрезает магнитное поле, и на концах катушки появляется напряжение.

    Генератор (или генератор переменного тока) показан на Рисунке 2 (слева).

    Рисунок 2 (слева) - Простой переменный ток генератор; Рисунок 3 (справа) - переменный ток. форма волны напряжения

    Когда катушка поворачивается на один оборот, напряжение соответствует изменению, показанному на Рисунке 3 (справа).Когда катушка расположена под прямым углом к ​​магнитному полю, она не режет поле и напряжение равно нулю. Максимальная скорость резки происходит, когда катушка находится в соответствии с магнитным полем и имеет максимальное выходное напряжение.

    От нуля до максимума и за его пределами возврат к нулю происходит за половину оборота, и напряжение растет и падает. На следующей половине оборота генерируемое напряжение противоположно первой половине. Один полный оборот катушки дает один «цикл» изменения.

    Количество циклов напряжения за одну секунду называется частотой источника питания , и ему присвоено имя Гц (Гц) . Стандартная частота в Австралии и большинстве стран - 50 Гц.

    Вернуться к содержанию ↑


    Преимущества переменного тока для распределения

    Переменный ток имеет важное преимущество по сравнению с постоянным током в том, что напряжение может быть изменено трансформаторами на высокое значение для передачи на большие расстояния, а затем снижено в точке подключения потребителя до более низкого уровня, подходящего для рабочего освещения, двигателей и другая техника.

    Поскольку мощность = вольт × ампер , для того же уровня передаваемой мощности может использоваться высокое напряжение, чтобы ток мог поддерживаться на низком уровне, тем самым минимизируя падение напряжения.

    Следовательно, для передачи высоких уровней мощности требуется:

    1. Сопротивление линии передачи должно быть как можно меньшим
    2. Ток линии передачи должен быть как можно более низким

    Первое условие не всегда может быть выполнено, так как для этого нужны проводники с большим сечением.Проводники большого диаметра дороги, и для их большого веса потребуются прочные и дорогостоящие опоры.

    С другой стороны, второе условие может быть выполнено путем повышения напряжения линии передачи, так что высокие уровни мощности могут передаваться с относительно небольшими токами . Небольшие токи, в свою очередь, требуют относительно небольшой площади поперечного сечения, легких проводов с соответственно более легкими опорами.

    Следовательно, когда задействованы большие уровни мощности, общепринятой практикой является использование высоких напряжений передачи и относительно малых токов с соответственно небольшими падениями напряжения.

    Это условие намного более эффективно, чем если бы эквивалентный уровень мощности передавался при низком напряжении и большом токе с относительно высоким падением напряжения.

    Трансформаторы используются для обеспечения высокого напряжения, необходимого для передачи высоких уровней мощности на большие расстояния. В соответствии со значением используемого напряжения линии передачи необходимо изолировать проводники от утечки на землю.

    Вернуться к содержанию ↑


    Значения напряжения

    Далее «напряжение» означает напряжение между проводниками.Используемые стандартные значения напряжения:

    1. Сверхнизкое напряжение (ELV) - означает любое напряжение, не превышающее 50 В переменного тока. или 120 В постоянного тока без пульсаций
    2. Низкое напряжение - означает любое напряжение, превышающее 50 В переменного тока. или 120 В постоянного тока без пульсаций но не более 1 кВ переменного тока. или 1,5 кВ постоянного тока

      Таким образом, обычное напряжение 240 В и 415 В, подаваемое большинству потребителей, является «низким напряжением».

    3. Высокое напряжение (HV) - означает и напряжение, превышающее 1 кВ переменного тока. или 1.5кВ постоянного тока
    4. Сверхвысокое напряжение (СВН) означает любое напряжение, превышающее 220 кВ.

    Вернуться к содержанию ↑


    Стандартные линейные напряжения

    Стандартные используемые линейные напряжения:

    Линейные напряжения Использование
    240/415 В (3 фазы) Используется для поставки установок заказчикам
    240/480 В (1 фаза)
    6.6 кВ Используется для распределения ВН в городских и сельских районах
    11 кВ
    22 кВ
    12,7 кВ (SWER)
    22 кВ
    33 кВ Используется для суб-передач больших уровней мощности в распределении на средние расстояния
    66 кВ
    110 кВ Используется для передачи больших уровней мощности на большие расстояния
    220 В
    330 кВ
    500 кВ

    Вернуться к содержание ↑


    Напряжение между токоведущими проводниками и напряжение к нейтрали

    Напряжение между любыми двумя токоведущими проводниками часто называют «линейным напряжением» .Напряжение относительно нейтрали, часто называемое «фазным напряжением» , представляет собой напряжение между любым проводником под напряжением и нейтральной точкой или землей системы.

    Рисунок 4 - Трехфазная система с заземленной нейтралью

    На рисунке 4 показаны линейные и фазные напряжения в трехфазной системе. Нейтральная точка обычно заземляется со стороны источника питания (из соображений защиты и безопасности), и тогда каждый проводник под напряжением имеет определенный потенциал относительно земли.

    Например, в трехфазной системе 11 кВ, напряжение между любыми двумя токоведущими проводниками дает линейное напряжение 11 кВ, а напряжение между любым токоведущим проводом и нейтралью (или землей) дает фазное напряжение 6.35кВ .

    Вернуться к содержанию ↑


    Системы напряжения

    Воздушные системы высокого напряжения

    Две системы, наиболее часто используемые для передачи и распределения:

    1. Однофазные
    2. Трехфазные

    Вернуться к содержание ↑


    Однофазная система высокого напряжения

    Эта система обычно связана с распределением низких уровней мощности на относительно короткие расстояния. Однофазные системы обычно питаются от трехфазной сети.

    Однофазная линия состоит из двух проводов, ни один из которых не заземлен напрямую на общую массу земли. В этой системе отсутствует нейтральный провод (см. Рисунок 5).

    Обычно трехфазная система заземляется (в нейтральной точке трансформатора или генератора, питающего систему) либо прочно, либо через некоторое ограничивающее сопротивление сопротивление (в целях безопасности и защиты). Поскольку однофазная система высокого напряжения является частью трехфазной системы высокого напряжения, каждая фаза однофазной системы имеет определенное напряжение относительно земли.

    Только из соображений безопасности важно помнить , что каждая фаза заземлена и что между каждой фазой и оборудованием, подключенным к земле , существует определенное напряжение.

    Рисунок 5 - Трехфазная система высокого напряжения с однофазным ответвлением

    Вернуться к содержанию ↑


    Трехфазная система высокого напряжения

    Эта система широко используется для передачи высоких уровней мощности и также является стандартной система, используемая в распределении и ретикуляции.

    Он состоит из трех проводов, каждый из которых называется «фазой» . Чтобы стандартизировать идентификацию фаз, они называются фазами A, B и C или красной, белой и синей фазами соответственно.

    Напряжение в каждой фазе чередуется аналогично переменному напряжению, показанному на рисунке 3, но одно следует за другим в обычном порядке (см. Рисунок 6).

    Рисунок 6 - Представление трех синусоид в трехфазной системе

    Вкратце, фаза A сначала достигает своего максимального положительного значения, затем следует фаза B, затем фаза C и так далее.Порядок, в котором фазы достигают своего пика, называется последовательностью фаз.

    Вернуться к содержанию ↑


    Последовательность фаз

    Важно, чтобы был известен порядок последовательностей фаз и идентичность A, B и C . В только что процитированном случае порядок чередования фаз был от A до B к C, потому что напряжение в фазе B достигло своего максимального значения после этого в фазе A, а напряжение в фазе C достигло своего максимального значения после этого в фазе B.

    Последовательность фаз имеет важное значение для направления вращения трехфазного a.c. двигатели , которые зависят от последовательности фаз и относительного положения трех фаз, подключенных к клеммам двигателя.

    Изменение порядка чередования фаз (например, путем перестановки любых двух из трех проводов, подключенных к его основным клеммам) заставит двигатель работать в обратном направлении вращения.

    Только по этой причине, важно, чтобы работники электротехники знали, что произойдет, если произойдет непреднамеренное изменение положения фаз , питающих завод, на котором установлены двигатели.

    Вернуться к содержанию ↑


    Однофазная 2-проводная воздушная система низкого напряжения

    В этой системе есть два проводника, один, как правило, надежно заземлен на трансформаторе и известен как «нейтраль », а другой известен как «активный», «активный» или «фазный» провод .

    Номинальное напряжение между фазой и нейтралью составляет 240 В, поэтому напряжение фазы или активного проводника относительно земли также составляет 240 В (см. Рисунок 7).

    Рисунок 7 - Однофазная двухпроводная система

    Вернуться к содержанию ↑


    Однофазная трехпроводная система низкого напряжения

    В некоторых сельских районах часто более экономично установить однофазную линию высокого напряжения , экономия затрат на третью фазу высокого напряжения и для питания нагрузки путем перехода через трансформатор к 3-проводной системе. Один проводник заземлен и известен как нейтраль, в то время как другие проводники являются «активными». (см. рисунок 8).

    Рисунок 8 - Однофазная 3-проводная система

    Напряжение между активным элементом и нейтралью составляет 240 В, а напряжение между двумя активными проводниками - 480 В.Это переменный ток. эквивалент трехпроводного постоянного тока система. Это облегчает питание больших нагрузок или нагрузок на больших расстояниях от трансформатора, чем однофазная 2-проводная система.

    Половина внутренней нагрузки 240 В подключена между одним активным элементом и нейтралью, а другая половина - между другим активным элементом и нейтралью. Это уравновешивает нагрузку на каждой фазе и снижает, если не устраняет, остаточный ток в нейтрали.

    Вернуться к содержанию ↑


    Трехфазная 4-проводная система низкого напряжения

    В этой системе используются четыре проводника, и она широко используется во всех областях, где считается экономичным подавать большие объемы энергии для промышленных и бытовых целей .

    Система показана на рисунке 9 - a, b и c - активные проводники, а n - нейтраль, которая подключена к «нейтрали» трансформатора . Обычно «точка звезды» заземляется, как показано на рисунке.

    Рисунок 9 - Трехфазная система с заземленной нейтралью

    Стандартное напряжение между активными элементами составляет 415 В, в то время как напряжение между любым из активных элементов (a, b и c соответственно) и нейтралью составляет 240 В.

    Такое же соотношение фаз «чередования фаз» существует на НН, что и на стороне ВН трансформатора, , поэтому при обновлении сети необходимо соблюдать осторожность, чтобы не нарушить последовательность фаз для питания нагрузок двигателя .

    Вернуться к содержанию ↑


    Высоковольтная однопроводная система заземления (SWER)

    В энергосистеме, известной как система SWER, используется только один высоковольтный провод с заземлением, используемым в качестве обратного проводника (см. Рисунок 10).

    Эта система была впервые разработана в Новой Зеландии, а сейчас используется в Австралии, Южной Африке и многих других странах. Он может иметь большие экономические преимущества в холмистой местности, где нагрузка относительно невелика, где требуются большие расстояния и где леска может быть натянута от вершины гребня до вершины гребня.

    Из-за обычно более низкого импеданса цепи между фазой и землей, обычно имеет лучшее регулирование напряжения, чем обычная однофазная 2-проводная схема .

    Чтобы ограничить шумовые помехи в телекоммуникационных системах, допустимая величина тока земли, протекающего в цепи заземления, ограничена. Кроме того, должно быть минимальное расстояние между линиями SWER и любыми телекоммуникационными линиями.

    Для изоляции линии SWER от основной распределительной линии используется специальный трансформатор.Линейное напряжение SWER составляет 12,7 кВ относительно земли. Распределительные трансформаторы, подключенные к линии SWER, могут иметь однофазное двухпроводное питание 240 В или однофазное трехпроводное питание 240/480 В.

    Особое внимание необходимо уделить хорошему заземлению трансформаторов на однопроводной линии и защите этих заземляющих проводов от физического повреждения .

    Рисунок 10 - Однопроводная система заземления

    Вернуться к содержанию ↑

    Ссылка // Справочник полевого работника VESI

    Концепция, типы напряжения и способы его измерения - Circuit Schools

    Какое напряжение?

    Мы определяем напряжение как величину разности потенциалов между двумя точками в цепи.Одна точка заряжена больше, чем другая. Разница в заряде между двумя точками называется напряжением.

    Он измеряется в вольтах, что технически представляет собой работу на единицу электрического заряда, которую электрическое поле оказывает на частицу , чтобы переместить ее между двумя определенными точками. (не паникуйте, если не поймете, все объяснят). Единица «вольт» была названа в честь итальянского физика Алессандро Вольта , который изобрел то, что считается первой химической батареей.Согласно Международной системе (SI), напряжение в уравнениях и схемах обозначается буквой «V»

    .

    Когда две точки с разностью электрических потенциалов соединяются с проводящим материалом, возникает поток электронов, известный как электрический ток, который переносит часть заряда от точки с высоким потенциалом к ​​точке с низким потенциалом.

    Когда одинаковая величина напряжения присутствует в обеих точках электрического проводника, ток или заряд не течет из одной точки в другую, если определенная разность потенциалов не поддерживается генератором или каким-либо внешним источником.

    Таким образом, напряжение одной точки всегда равно 0В. Как мы узнали, напряжение - это разность потенциалов, и

    При описании напряжения часто используется аналогия с прудом с водой. По этой аналогии нагрузка представлена ​​ количеством воды, напряжение представлено давлением воды, а ток представлен потоком воды. Поэтому для этой аналогии запомните:

    • Вода = нагрузка
    • Давление = Напряжение
    • Расход = Текущий

    Рассмотрим пруд с водой на определенной высоте над землей.Внизу этого резервуара находится шланг.

    Давление на конце шланга может представлять собой напряжение. Вода в пруду представляет собой заряд. Чем больше воды в пруду, тем выше нагрузка и тем выше давление, измеренное на конце шланга.

    Мы можем представить этот пруд как батарею, место, где мы можем накапливать определенное количество энергии, а затем высвобождать ее. Если мы опорожняем наш пруд на определенное количество, давление, создаваемое на конце шланга, падает.Мы можем думать об этом как об уменьшающемся напряжении, например, когда фонарик гаснет, когда батареи разряжены. Также уменьшается количество воды, протекающей через шланг. Меньшее давление означает, что течет меньше воды, что приводит к меньшему потоку или меньшему току.

    В заключение, цепь, снабженная высоким напряжением, будет иметь большую работоспособность (вода движется с большей силой в предыдущем примере) и, следовательно, будет более мощной или даже более опасной.

    Он может служить вам: Блок питания

    Также прочтите : Расчет напряжения, тока и сопротивления в последовательно-параллельных и параллельных последовательных цепях

    Типы напряжения

    Различают следующие типы напряжения:

    • Наведенное напряжение . он определяется как величина напряжения, генерируемого электрическим полем, магнитным полем или электрическим током. он может быть искусственным или естественным. Пример: 1. Напряжение, создаваемое генератором из-за движущегося магнитного поля.2. Напряжение, генерируемое во вторичной обмотке трансформатора из-за магнитного поля. Индуцированное напряжение замкнутой цепи описывается как скорость изменения магнитного потока через эту замкнутую цепь.
    • Переменное напряжение . Это напряжение , которое меняет свою величину во времени. с положительными и отрицательными значениями на декартовой оси, поскольку это считается синусоидальной волной. Это наиболее распространенное напряжение в электрических розетках, потому что его легче всего генерировать и транспортировать.Как следует из названия, это напряжение с альтернативными значениями, непостоянными во времени, и его частота будет зависеть от страны или конкретного региона. Пример: Напряжение 230 В, 50 Гц означает, что напряжение изменяется 50 раз за одну секунду.
    • Напряжение постоянного тока . Это напряжение, величина которого не меняется во времени. Это обычное дело для двигателей и аккумуляторов. Генерация постоянного напряжения проста и легка. Напряжение, возникающее при вращении катушки в магнитном поле, где катушка имеет разрезное кольцо и коммутатор, который преобразует переменное напряжение в постоянное.У него нет величины, не 0 Гц.
    • Постоянное напряжение . Также называется напряжением постоянного тока (VCC), это самый чистый ток из имеющихся, присутствующий в микросхемах, микропроцессорах и других устройствах, которым требуется постоянное и постоянное напряжение. Обычно его получают после обработки электролитическими конденсаторами.

    Как измеряется напряжение?

    Для измерения напряжения используется вольтметр , который устанавливается параллельно источнику питания для измерения и количественной оценки электрического потенциала.Другие используемые устройства: тестер , (или мультиметр) и потенциометр.

    В любом случае напряжение рассчитывается с учетом полной энергии, необходимой для мобилизации небольшого электрического заряда от начала до конца цепи, деленной на величину указанного заряда.

    Что такое напряжение? Разность электрических потенциалов и ЭДС

    Что такое напряжение? Разница электрических потенциалов, определение и применение ЭДС

    Вы, должно быть, слышали о напряжении, токе и мощности, связанных с электричеством.Это один из основных фундаментальных параметров электричества. Воздушные линии электропередачи с очень высоким напряжением используются для передачи электроэнергии на большие расстояния к центру нагрузки (городам, домам и промышленным предприятиям).

    Напряжение любого источника питания, например батарей, указано на корпусе, например, автомобильные аккумуляторы на 12 В или аккумуляторы на 1,5 В, используемые в гаджетах. Электрические розетки в нашем доме обеспечивают напряжение 120/220, которое подается от опор электросети.

    Вам необходимо знать о напряжении, потому что для любого электрического оборудования важно получать питание от источника с требуемым номинальным напряжением, для которого оно предназначено.Требования к напряжению для каждого электрического оборудования указаны на паспортной табличке или в руководстве.

    Оборудование, рассчитанное на 220 В, не будет работать от источника питания 12 В, а оборудование, рассчитанное на 12 В, будет повреждено при подключении к источнику питания 220 В. Кроме того, напряжение бывает разных типов, и вы должны уметь различать, какое из них подходит для конкретного устройства.

    Похожие сообщения:

    Прежде чем понимать напряжение, нам нужно понять заряд.

    Электрический заряд

    Субатомные частицы, существующие в атоме, известные как протон и электрон, получают произвольные названия положительный заряд и отрицательный заряд соответственно. «Противоположные обвинения притягивают друг друга». Другими словами, электрон и протон притягиваются друг к другу.

    Предположим, две полосы, состоящие из положительно и отрицательно заряженных частиц, и положительный тестовый заряд помещены поверх отрицательной полосы в точке А. Расстояние между тестовым зарядом и отрицательной полосой равно нулю.Если я отпущу тестовый заряд, движения не будет.

    Если я перемещаю заряд в противоположном направлении (к положительной полосе) и увеличиваю расстояние между ними, работа, выполняемая при перемещении заряда из точки A в точку B, преобразуется в потенциальную энергию, которая хранится в нем. Если я отпущу его, тестовый заряд ускорится к отрицательной полосе.

    Эта аналогия объясняет напряжение, где напряжение - это потенциальная энергия, соответствующая расстоянию между испытательным зарядом и положительной полосой.В первом случае между ними не было расстояния, и заряд не двигался, что означает, что если нет напряжения, заряд (ток) не течет по проводнику.

    Хотя второй случай предполагает наличие некоторого напряжения, которое заставляет заряд двигаться в определенном направлении. Напряжение - это давление или сила, проталкивающая ток внутри проводника так же, как сила, испытываемая отрицательным зарядом.

    Мы также можем использовать аналогию с водой для понимания. Предположим, есть резервуар с водой, в дне которого есть отверстие, через которое вода может вытекать.Уровень воды внутри резервуара представляет собой напряжение, а количество вытекающей воды представляет собой ток.

    Если уровень воды в баке очень низкий, на вытекающую воду будет оказываться низкое давление. Следовательно, количество воды, вытекающей за единицу времени, будет небольшим. Если уровень воды высокий, он будет оказывать высокое давление, поэтому количество вытекающей воды увеличится. Та же идея используется в напряжении, где напряжение - это давление, которое сбрасывает ток в электрической цепи.Чем больше напряжение, тем больше ток через цепь.

    Что такое напряжение?

    В электрической цепи напряжение - это сила или давление, которое отвечает за проталкивание заряда в проводнике с замкнутой петлей. Прохождение заряда называется током. Напряжение - это электрический потенциал между двумя точками; чем больше напряжение, тем больше будет ток, протекающий через эту точку. Обозначается буквой V или E (используется для обозначения электродвижущей силы).

    Напряжение также известно как Электрическое давление , Электрическое напряжение или Разность электрических потенциалов . Существует небольшая разница в между напряжением и ЭДС (электродвижущая сила).

    Единица напряжения

    Единица напряжения - вольт, названная в честь итальянского физика Алессандро Вольта, который изобрел первую батарею (точнее химическая батарея).

    Вольт определяется как «разность потенциалов между двумя точками, которая пропускает через нее ток в 1 ампер и рассеивает 1 ватт мощности между этими точками».

    Другими словами, «Вольт» - это разность потенциалов, которая перемещает один джоуль энергии на кулоновский заряд между двумя точками.

    V = J / C = W / A… в вольтах

    Где:

    • V = напряжение в «вольтах»
    • J = энергия в «джоулях»
    • C = заряд в «Columbus»
    • W = Работа, выполненная в «Джоулях»
    • A = Ток в «Амперах»

    Связанное сообщение: Разница между током и напряжением

    Электродвижущая сила и разность потенциалов

    Разность потенциалов или напряжение и ЭДС взаимозаменяемы но между ними есть небольшая разница.Видите ли, напряжение источника питания, такого как батареи, падает, когда они подключены к цепи, имеющей нагрузку (сопротивление).

    Падение напряжения связано с внутренним сопротивлением внутри батарей. Это пониженное напряжение известно как разность потенциалов, которая зависит от подключенной нагрузки, в то время как ЭДС (электродвижущая сила) - это ненагруженное напряжение батареи или источника питания.

    Разность потенциалов всегда меньше ЭДС, а ЭДС - это максимальное напряжение, которое может подавать аккумулятор.

    Похожие сообщения:

    Как создается напряжение?

    Напряжение генерируется с использованием различных методов, таких как химические реакции внутри батарей, солнечное излучение в фотоэлектрических элементах и ​​использование магнитной индукции в турбогенераторах. В любом случае источник питания создает разность потенциалов на своих выводах, которая может подтолкнуть заряд к протеканию через цепь.

    Полярность напряжения

    Полярность напряжения - очень важный момент для понимания напряжения.Как известно, напряжение - это разность электрических потенциалов между двумя точками. Разница подсказывает, какая из двух точек имеет наибольший потенциал. Другими словами, напряжение в одной точке берется со ссылкой на другую точку.

    Данная цепь имеет разрыв в точках A и B, где напряжение между ними равно 12 вольт. Напряжение в точке A составляет +12 В по отношению к B, а напряжение в точке B составляет –12 В по отношению к A. Эта полярность назначается клеммами источника питания.Предположим, мы замыкаем цепь, ток начнет течь по часовой стрелке от положительной клеммы к отрицательной.

    Теперь, если мы поменяем местами клеммы источника, полярности напряжения в точках A и B также поменяются местами. Если мы замкнем цепь, ток начнет течь против часовой стрелки. Направление тока в цепи зависит от полярности напряжения источника.

    В переменном токе полярность напряжения меняется несколько раз сама по себе.Следовательно, направление тока также несколько раз меняется на противоположное.

    Как мы уже обсуждали, электрический ток течет от высокого потенциала к низкому, как показано в этих схемах. Но определение электрического тока - это поток электронов (отрицательных зарядов). Предполагается, что он течет от низкого потенциала (отрицательная клемма) к более высокому потенциалу (положительная клемма) батареи. Первый называется обычным током, а второй - электронным.

    Идея условного тока i.е. поток от высокого потенциала к низкому потенциалу был установлен задолго до открытия электронного тока, и были установлены множественные правила, основанные на обычном токе. Кроме того, не имеет значения, какое направление вы ему задаете, если оно остается неизменным.

    Типы напряжений

    Напряжение бывает разных типов в зависимости от полярности и уровней напряжения.

    Напряжение постоянного тока

    Постоянный ток (DC) - это однонаправленный ток, который течет только в одном направлении.Обычно источником питания постоянного тока являются батареи, полярность которых четко указана на них. Такие источники могут хранить электрическую энергию в форме постоянного тока. Он имеет фиксированную полярность, т.е. положительную и отрицательную. Напряжение постоянного тока, кроме знаков ±, обозначается тире с символом из трех точек (⎓).

    Поскольку постоянное напряжение толкает ток только в одном направлении, следует соблюдать осторожность при подключении нагрузки с соблюдением полярности. Изменение полярности приведет к повреждению цепи.

    Напряжение переменного тока

    При переменном токе (AC) направление тока постоянно изменяется из-за постоянного изменения полярностей напряжения.Электропитание в розетках нашего дома составляет 50/60 Гц, то есть он меняет полярность 100/120 раз за секунду. У него нет согласованной полярности, поэтому вы не увидите никаких знаков + или - на розетках. Следовательно, нагрузку можно подключать в любом положении. Замена клемм оборудования не повлияет на его работу. Напряжение переменного тока обозначается волновым символом ~.

    Любое оборудование, предназначенное для работы с переменным током, не может работать с постоянным напряжением, и обратное также верно. Тип напряжения четко указан на оборудовании, для которого он предназначен.

    ПЗВ сверхнизкого напряжения (<70)

    Сверхнизкое напряжение или коротко известное как ПЗВ - это диапазон напряжений ниже 70 вольт. Такой уровень напряжения не вреден для человеческого организма. Он специально используется для устранения опасности поражения электрическим током. Он используется в освещении бассейнов, спа и оборудовании с батарейным питанием.

    Низкое напряжение LV (70-600 В)

    Низкое напряжение - это диапазон напряжений, который выше ПЗВ и падает ниже 600В. Это напряжение обычно подается в дома и промышленность.Розетки в наших домах подают напряжение 110/220 вольт. Не рекомендуется прикасаться к токоведущим проводам с таким напряжением. Прикосновение к такому напряжению вызовет у вас шок и оттолкнет, если вам повезет. Однако во влажных условиях он может оказаться фатальным, поэтому всегда будьте осторожны с ним.

    Среднее напряжение среднего напряжения (600 - 35 кВ)

    Среднее напряжение ниже 35 кВ, и эти напряжения обычно не используются для потребления. Он в основном используется для передачи между подстанциями и опорами электроснабжения возле наших домов.Эти напряжения очень опасны и очень фатальны.

    Высокое напряжение высокого напряжения (115 000 - 230 000 кВ)

    Высокое напряжение находится в диапазоне от 115 кВ до 230 кВ. Эти напряжения используются для передачи электроэнергии между городами и от генерирующей станции к нагрузочной подстанции.

    Сверхвысокое напряжение сверхвысокого напряжения (345,000 - 765,000 кВ)

    Сверхвысокое напряжение в диапазоне от 345 кВ до 765 кВ, и они используются для передачи энергии на очень большие расстояния.Для передачи на большие расстояния необходимо увеличить напряжение. Увеличение напряжения уменьшает потери в линии, возникающие из-за тока.

    СВН сверхвысокого напряжения (765 000–1 100 000 кВ)

    Эти напряжения очень высокие и используются для передачи энергии на очень большие расстояния.

    Постоянный ток высокого напряжения (HVDC)

    Постоянный ток высокого напряжения или коротко известный как HVDC - это диапазон напряжений постоянного тока, используемых для эффективной передачи энергии на большие расстояния.как следует из названия, это постоянное напряжение в очень высоких диапазонах. Преимущество использования HVDC вместо HVAC заключается в том, что это дешевле, имея очень низкие потери при передаче энергии от удаленной генерирующей станции к центрам нагрузки, которые находятся на расстоянии более 600 км или 400 миль. Он также используется для подземной или подводной передачи энергии от морских ветряных электростанций.

    Как измерить напряжение?

    Мы используем несколько приборов для измерения параметров линии, таких как ток, напряжение, сопротивление и т. Д.Прибор, используемый для измерения напряжения между двумя точками, известен как вольтметр .

    Вольтметр бывает аналоговым или цифровым. Развитие технологий упрощает считывание и предлагает точные показания с помощью цифрового вольтметра. В настоящее время используется цифровой вольтметр, потому что он исключает человеческую ошибку, а также может быть более точным. Мы используем показания вольтметра для диагностики любой электрической системы.

    Примечание:

    • Всегда подключайте вольтметр к источнику напряжения при параллельной настройке.
    • Имейте в виду, что вольтметр подключается последовательно для измерения электрического тока.
    • Всегда выбирайте более низкий уровень напряжения (перемещая ручку вольтметра на более низкий уровень, т.е. 50 В, 100 В и т. Д.), А затем увеличивайте до желаемого уровня напряжения при измерении напряжения.
    • Выберите переменный и постоянный ток в вольтметре (переместив ручку измерителя AVO на напечатанные на нем символы переменного / постоянного тока), одновременно измеряя различные уровни напряжения для цепей переменного и постоянного тока соответственно.

    Похожие сообщения:

    Общие электрические услуги - PVeducation.com

    По мере того, как вы узнаете о проектировании и установке солнечной системы, вы также должны узнать об услугах электроснабжения. Вот краткое изложение некоторых из распространенных электрических служб, имеющихся в Соединенных Штатах. Думайте об услугах электроснабжения либо как о первичных услугах, которые коммунальные предприятия предоставляют в определенном месте, но также как об услугах, созданных с помощью трансформатора, расположенного внутри коммерческого объекта.


    Однофазный трехпроводной

    Это наиболее распространенная электрическая услуга в США, поскольку она используется в типичном жилом доме.Линия 1 и линия 2 считаются горячими проводами в сервисе. Нейтраль соединена с землей. Напряжение от линии 1 до линии 2 составляет 240 В, и оно используется для больших нагрузок в доме, таких как электрический водонагреватель или кондиционер. Если вы посмотрите на электрическую панель своего дома, это будут более крупные двухполюсные выключатели. Напряжение от линии 1 или линии 2 до нейтрали составляет 120 В и используется для небольших нагрузок, таких как освещение и розетки.


    Трехфазный четырехпроводной 208Y120V Звезда

    Эта электрическая служба - самая распространенная электрическая служба в США для коммерческих объектов.Трехфазная сеть на 208 В используется для питания больших нагрузок, а для розеток доступно стандартное напряжение 120 В. Название этой услуги немного избыточно, так как эту услугу часто называют трехфазной 208Y120. Уай произносится как «Y» и означает, что в службе присутствует нейтральный.


    Трехфазный четырехпроводной 480Y277V Wye

    Эта электрическая служба используется в крупных коммерческих и промышленных объектах. Трехфазное напряжение 480 В используется для питания больших нагрузок, например двигателей.277V часто используется для цепей освещения и небольших нагрузок. Когда это основное обслуживание объекта, вы, как правило, найдете трансформатор на 480 В Delta \ 208Y120V, который питает вспомогательную панель, обеспечивая стандартные 120 В для розеток и небольших нагрузок.


    Трехфазный трехпроводной, треугольник

    Внутри коммерческих и промышленных объектов моторные нагрузки обычно работают по схеме треугольника. Как видно из вышеизложенного, в дельта-сервисе нет нейтрали.Я использовал 480 В в качестве напряжения выше, но это может быть любое напряжение, 240 В, 400 В, 480 и 600 В - все обычные напряжения трансформатора.


    Трехфазный, четырехпроводной, треугольник с высокой ветвью

    К счастью, эта услуга менее распространена, чем все остальные, представленные выше. Эта услуга распространена в старых объектах, которые имеют только небольшие трехфазные нагрузки. Это обходится коммунальному предприятию дешевле, потому что на опоре электросети требуется только 2 трансформатора.

    Если вы столкнетесь с подобным сервисом, вы должны быть очень осторожны с дизайном вашей солнечной системы.Инверторы, подключенные к солнечной сети, нередко требуют подключения нейтрали на их выходе. В этом случае инвертор будет проверять напряжения не только между фазой, но и между фазой и нейтралью. Согласно UL разрешены жесткие допуски по напряжению, поэтому высокое плечо предотвратит запуск инвертора. Некоторые 3-фазные инверторы имеют конструкцию, не требующую подключения нейтрали, и их можно использовать. Другое решение для небольших солнечных систем - использовать однофазный инвертор, подключенный к фазе A и фазе C, это позволяет избежать высокого напряжения и до тех пор, пока он не заработает.Если система больше, лучше всего использовать трехфазный инвертор, обычно эти инверторы начинаются с мощности 15 кВт, поэтому, если вы можете найти тот, который будет работать с трехфазным треугольником 240 В, это может сработать. Я намеренно говорю, что может, потому что вам нужно проверить с помощью утилиты. Если вы можете разместить трансформаторы на опоре электросети, вы увидите, что один из них меньше другого и в зависимости от номинальной мощности усилителя при условии, что это может быть ограничивающим фактором для максимального размера солнечной системы. В некоторых случаях коммунальное предприятие может принудительно установить третий полюсный переходник, чтобы превратить его в более стандартный трехфазный тип обслуживания.Если это так, то обычно это связано с тем, что коммунальное предприятие заботится о балансировании выходной мощности солнечной системы в своей сети.

    При выполнении оценки места, прежде чем вы даже войдете в собственность, попытайтесь найти электрическую службу и поищите трансформаторы на столбах. Если вы видите только два, это признак высокой ноги. Также посчитайте электрические провода над головой, их три наверху столба? В некоторых сельских районах коммунальное предприятие может протянуть только один или два провода на вершине столба.Если есть один, обслуживание, скорее всего, будет однофазным, а если два, скорее всего, это высокий этап. Еще один индикатор - панель автоматического выключателя, поскольку на ней должно быть указано, что внутри высокая ножка. Если нет маркировки, но вы видите, что однофазные выключатели пропускаются, и есть много пропущенных неиспользуемых мест, есть большая вероятность, что это высокая ветка.


    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *