Виды напряжения. Виды механических напряжений: классификация, особенности и применение

Какие бывают основные виды механических напряжений. Как классифицируются напряжения по направлению действия сил. В чем особенности нормальных и касательных напряжений. Для чего применяются различные виды напряжений в технике и строительстве.

Основные виды механических напряжений

Механические напряжения возникают в материалах и конструкциях под действием внешних сил и нагрузок. Существует несколько основных видов напряжений, которые отличаются по характеру воздействия и распределению в теле:

• Нормальные напряжения
• Касательные напряжения
• Главные напряжения
• Эквивалентные напряжения

Рассмотрим подробнее особенности каждого вида напряжений и их роль в расчетах прочности конструкций.

Нормальные напряжения

Нормальные напряжения действуют перпендикулярно плоскости сечения тела. Они возникают при растяжении, сжатии и изгибе конструкций. Нормальные напряжения обозначаются греческой буквой σ (сигма).

Основные свойства нормальных напряжений:

• Вызывают деформации удлинения или укорочения вдоль своего направления
• Равномерно распределяются по сечению при центральном растяжении-сжатии
• Линейно изменяются по высоте сечения при чистом изгибе
• Могут быть растягивающими (положительными) или сжимающими (отрицательными)

Нормальные напряжения играют ключевую роль при расчетах на прочность большинства конструкций и деталей машин. Их максимальные значения не должны превышать допускаемых напряжений для данного материала.

Касательные напряжения

Касательные напряжения действуют в плоскости сечения и стремятся сдвинуть одну часть тела относительно другой. Они обозначаются греческой буквой τ (тау).

Основные особенности касательных напряжений:

• Возникают при сдвиге, кручении и поперечном изгибе
• Вызывают деформации сдвига и искажения формы элемента
• Неравномерно распределяются по сечению
• Достигают максимума на нейтральной оси при изгибе
• Приводят к разрушению при превышении предела прочности на сдвиг

Касательные напряжения учитываются при расчетах на прочность валов, осей, болтовых и заклепочных соединений. Их контроль особенно важен для хрупких материалов.

Главные напряжения

Главные напряжения — это нормальные напряжения, действующие на площадках, где касательные напряжения равны нулю. Выделяют три главных напряжения: σ1, σ2, σ3.

Ключевые свойства главных напряжений:

• Определяют предельное состояние материала
• Максимальное σ1 и минимальное σ3 главные напряжения используются в теориях прочности
• Направления главных напряжений взаимно перпендикулярны
• Позволяют определить опасное сечение конструкции

Анализ главных напряжений широко применяется при расчетах сложнонапряженного состояния деталей машин и элементов конструкций. Их значения используются в различных теориях прочности.

Эквивалентные напряжения

Эквивалентные (приведенные) напряжения позволяют оценить напряженное состояние при сложном нагружении через одно расчетное напряжение. Они определяются по различным теориям прочности.

Основные особенности эквивалентных напряжений:

• Учитывают совместное действие нормальных и касательных напряжений
• Позволяют применить критерий прочности как при одноосном растяжении
• Рассчитываются по энергетическим или деформационным теориям
• Наиболее распространена теория прочности фон Мизеса

Эквивалентные напряжения широко используются в инженерных расчетах и компьютерном моделировании для оценки прочности деталей при комбинированном нагружении.

Классификация напряжений по направлению действия сил

По направлению действия внешних сил механические напряжения подразделяются на следующие виды:

• Растягивающие напряжения — возникают при действии сил, стремящихся удлинить тело
• Сжимающие напряжения — возникают при действии сил, стремящихся укоротить тело
• Сдвиговые напряжения — возникают при действии сил, вызывающих взаимное смещение слоев материала
• Изгибные напряжения — возникают при действии изгибающего момента
• Крутящие напряжения — возникают при действии крутящего момента

Каждый вид напряжений имеет свои особенности распределения в сечениях элементов конструкций. Их учет позволяет правильно оценить прочность и жесткость проектируемых изделий.

Особенности нормальных и касательных напряжений

Нормальные и касательные напряжения являются основными компонентами напряженного состояния тела. Между ними существует ряд важных различий:

Нормальные напряжения	Касательные напряжения
Действуют перпендикулярно площадке	Действуют в плоскости площадки
Вызывают деформации растяжения-сжатия	Вызывают деформации сдвига
Максимальны в центре сечения при изгибе	Максимальны на нейтральной оси при изгибе
Определяют прочность при растяжении-сжатии	Определяют прочность при сдвиге и кручении

Правильный учет особенностей нормальных и касательных напряжений позволяет корректно оценивать прочность элементов конструкций при различных видах нагружения.

Применение различных видов напряжений в технике и строительстве

Знание особенностей различных видов напряжений имеет большое практическое значение в инженерном деле. Основные области применения:

• Расчет прочности деталей машин и механизмов
• Проектирование строительных конструкций
• Оценка несущей способности мостов и путепроводов
• Анализ прочности летательных аппаратов
• Разработка технологических процессов обработки материалов

Умение правильно определять действующие напряжения и сравнивать их с допускаемыми значениями позволяет создавать надежные и долговечные конструкции при минимальных затратах материалов.

Методы определения механических напряжений

Существует несколько основных методов определения напряжений в конструкциях:

1. Аналитические расчеты с использованием формул сопротивления материалов
2. Компьютерное моделирование методом конечных элементов
3. Экспериментальные методы (тензометрия, фотоупругость)
4. Ультразвуковой метод определения остаточных напряжений
5. Рентгеновский метод анализа напряженного состояния

Выбор метода зависит от сложности конструкции, требуемой точности, наличия оборудования и других факторов. Часто применяют комбинацию расчетных и экспериментальных методов.

Влияние концентраторов напряжений

Концентраторы напряжений — это элементы конструкции, вызывающие местное повышение напряжений. К ним относятся:

• Отверстия и вырезы
• Галтели и переходы с изменением сечения
• Сварные швы
• Резьба
• Трещины и другие дефекты

Концентраторы могут значительно снижать прочность деталей, особенно при циклических нагрузках. Для оценки их влияния используют коэффициенты концентрации напряжений. Правильный учет концентраторов позволяет повысить надежность конструкций.

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

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

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

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

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

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

пластической деформацией.

Норм напряжение:

Составляющая напряжений, направленных по нормали к площадке ее действия.

Касат напряжение:

Составляющая напряжений, лежащих в плоскости сечения.

Правила знаков:

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

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

При растяжении-сжатии

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

При кручении

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

При изгибе

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

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

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

При плоском поперечном изгибе

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

Правило знаков при составлении уравнений статики

— для проекций сил на оси системы координат

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

— для моментов

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

Правило знаков при составлении уравнений статики для неподвижных систем

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

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

ПЛОСКОЕ НАПРЯЖЕННОЕ СОСТОЯНИЕ

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

Рисунок 1.

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

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

(1)

при .

Нормальное напряжение σ_n положительно, если оно растягивающее. Положительное напряжение показано на рис. 1. Правило знаков дляпо формуле (1) то же самое, что для напряженийпо формуле (1).

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

Главные напряжения на площадках, перпендикулярных плоскости напряжений:

(2)

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

(3)

Наибольшее  и  наименьшее  касательные напряжения

(4)

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

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

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

РАСТЯЖЕНИЕ ПО ДВУМ НАПРАВЛЕНИЯМ (рис 2):

Рисунок 2.

При σ₁>0 и σ₂<0 

При σ₁>0 и σ₂>0 

При σ₁<0 и σ₂<0 

ЧИСТЫЙ СДВИГ (рис. 3)

Сопромат.in.ua: Напряжения

Напряжением называется интенсивность действия внутренних сил в точке тела, то есть, напряжение — это внутреннее усилие, приходящееся на единицу площади. По своей природе напряжение — это поверхностная нагрузка, возникающая на внутренних поверхностях соприкасания частей тела. Напряжение, так же как и интенсивность внешней поверхностной нагрузки, выражается в единицах силы, отнесенных к единице площади:Па=Н/м² (МПа = 10⁶ Н/м², кгс/см²=98 066 Па ≈ 10⁵Па, тс/м² и т. д.).

Рассечем тело произвольным сечением Выделим небольшую площадку ∆A. Внутреннее усилие, действующее на нее, обозначим [math]∆\vec{R}[/math]. Полное среднее напряжение на этой площадке [math]\vec{р} = ∆\vec{R}/∆A [/math]. Найдем предел этого отношения при [math]∆A \to 0[/math] . Это и будет полным напряжение на данной площадке (точке) тела.

\textstyle \vec{p} = \lim_{\Delta A \to 0} {\Delta\vec{R}\over \Delta A}

Полное напряжение [math]\vec p[/math], как и равнодействующая внутренних сил, приложенных на элементарной площадке, является векторной величиной и может быть разложено на две составляющие: перпендикулярное к рассматриваемой площадке – нормальное напряжение σ_n и касательное к площадке – касательное напряжение [math]\tau_n[/math]. Здесь n – нормаль к выделенной площадке.

Касательное напряжение, в свою очередь, может быть разложено на две составляющие, параллельные координатным осям x, y, связанным с поперечным сечением – [math]\tau_{nx}, \tau_{ny}[/math]. В названии касательного напряжения первый индекс указывает нормаль к площадке,второй индекс — направление касательного напряжения.

$$\vec{p} = \left[\matrix{\sigma _n \\ \tau _{nx} \\ \tau _{nx}} \right]$$

Отметим, что в дальнейшем будем иметь дело главным образом не с полным напряжением [math]\vec p [/math], а с его составляющими [math]σ_x,\tau _{xy}, \tau _{xz} [/math] . В общем случае на площадке могут возникать два вида напряжений: нормальное σ и касательное τ.

Тензор напряжений

При анализе напряжений в окрестности рассматриваемой точки выделяется бесконечно малый объемный элемент (параллелепипед со сторонами dx, dy, dz), по каждой грани которого действуют, в общем случае, три напряжения, например, для грани, перпендикулярной оси x (площадка x) – [math]σ_x,\tau _{xy}, \tau _{xz} [/math]

Компоненты напряжений по трем перпендикулярным граням элемента образуют систему напряжений, описываемую специальной матрицей – тензором напряжений

$$ T _\sigma = \left[\matrix{
\sigma _x & \tau _{yx} & \tau _{zx} \\
\tau _{xy} & \sigma _y & \tau _{zy} \\ \tau _{xz} & \tau _{yz} & \sigma _z
}\right]$$

Здесь первый столбец представляет компоненты напряжений на площадках,
нормальных к оси x, второй и третий – к оси y и z соответственно.

При повороте осей координат, совпадающих с нормалями к граням выделенного
элемента, компоненты напряжений изменяются. Вращая выделенный элемент вокруг осей координат, можно найти такое положение элемента, при котором все касательные напряжения на гранях элемента равны нулю.

Площадка, на которой касательные напряжения равны нулю, называется главной площадкой.

Нормальное напряжение на главной площадке называется главным напряжением

Нормаль к главной площадке называется главной осью напряжений .

В каждой точке можно провести три взаимно-перпендикулярных главных площадки.

При повороте осей координат изменяются компоненты напряжений, но не меняется напряженно-деформированное состояние тела (НДС).

Связь внутренних усилий и напряжений

Внутренние усилия есть результат приведения к центру поперечного сечения внутренних сил, приложенных к элементарным площадкам. Напряжения – мера, характеризующая распределение внутренних сил по сечению.

Предположим, что нам известно напряжение в каждой элементарной площадке. Тогда можно записать:

Продольное усилие на площадке dA: dN = σ_zdA
Поперечная сила вдоль оси х: dQ _x = [math]\tau {zx}[/math] dA
Поперечная сила вдоль оси y: dQ _y = [math]\tau {zy}[/math] dA
Элементарные моменты вокруг осей x,y,z: $$\begin{array}{lcr} dM _x = σ _z dA \cdot y \\ dM _y = σ _z dA \cdot x \\ dM _z = dM _k = \tau _{zy} dA \cdot x — \tau _{zx} dA \cdot y \end{array}$$

Выполнив интегрирование по площади поперечного сечения получим:

То есть, каждое внутренне усилие есть суммарный результат действия напряжений по всему поперечному сечению тела.

---

---

Связанные статьи

метки: напряжения

их схемы, принцип работы, плюсы и минусы

Содержание

Какие бывают виды стабилизаторов напряжения?

Возрастающий спрос на стабилизаторы напряжения связан как с активным использованием этих электроприборов во всех сферах человеческой деятельности, так и с периодически возникающими в сетях проблемами с качеством электроэнергии.

Специализированные магазины и интернет-сайты предлагают большой выбор стабилизаторов отечественного и зарубежного производства, удовлетворяющих практически любые запросы покупателей.

Каждый стабилизатор, несмотря на его мощность и стоимость, построен по типовой схеме (топологии), в основе которой заложен определённый физический принцип стабилизации электрической энергии. Всего таких топологий пять:

• феррорезонансная;
• электромеханическая;
• релейная;
• полупроводниковая;
• инверторная.

Практически все виды стабилизаторов напряжения имеют свои преимущества и недостатки, которые в основном обусловлены схемой их построения. Основные параметры устройств каждого типа требуют пристального изучения, так как именно от их значений зависит эффективность работы выбранной модели стабилизатора с различной современной аппаратурой.

Феррорезонансные стабилизаторы

Это первые стабилизаторы, получившие широкое распространение в нашей стране. Начало их массового использования в 50-60-х годах ХХ века связано с появлением ламповых телевизоров и прочей бытовой техники, требующей защиты от сетевых колебаний.

Стабилизаторы такого типа отличаются от большинства более современных моделей простотой электронной схемой и отсутствием автотрансформатора. Они понижают или повышают значение напряжения за счёт эффекта феррорезонанса – электромагнитного взаимодействия между двумя дросселями один из которых имеет ненасыщенный сердечник (входной), а второй насыщенный (выходной).

Преимущества

Феррорезонансные стабилизаторы не имеют склонных к поломкам подвижных компонентов, что обеспечивает их надёжность и большой ресурс безотказной работы. Некоторые изделия советского производства до сих пор находятся в обиходе и исправно выполняют свою работу. Другие преимущества данной топологии:

• надёжность и большой ресурс безотказной работы благодаря отсутствию склонных к поломкам подвижных компонентов;
• высокая точность выходного напряжения за счёт плавного, безразрывного регулирования сетевого сигнала;
• устойчивость к неблагоприятным условиям окружающей среды;
• быстродействие.

Недостатки

Отвечающее современному уровню комфорта бытовое использование феррорезонансных стабилизаторов осложняется рядом свойственных им недостатков:

• шумность работы – гул от встроенных трансформаторов ощущается даже через стену;
• повышенное тепловыделение;
• большой вес и крупные габариты;
• малый диапазон регулируемого входного напряжения – более узкий, чем предельные значения отклонений, встречающихся в отечественных сетях;
• невысокий КПД вследствие значительных потерь энергии на нагрев;
• неспособность работать при перегрузках и на холостом ходу;
• искажения синусоиды.

Стоить отметить, что все указанные недостатки характерны в первую очередь для классических феррорезонансных стабилизаторов первых поколений, в устройствах нового образца они максимально снижены или полностью исключены. Существенный минус современных моделей этой топологии – это их высокая цена, превышающая не только стоимость изделий других типов, но и on-line ИБП соответствующей мощности.

Применение

Несмотря на серьезные сдвиги в разработке более производительных, мощных и надежных преобразователей напряжения, устаревшие феррорезонансные стабилизаторы все еще пользуются спросом при работе с неприхотливой техникой такого же старого поколения. Приборы этой группы являются не самым удачным вариантом для бытового пользования по причине высокого уровня шумов и громоздкости конструкции, однако вполне могут быть использованы в подсобных помещениях или на загородных домах при плюсовых температурах.

Электромеханические стабилизаторы

Стабилизаторы данного типа появились практически одновременно с феррорезонансными, но имеют отличные от них конструкцию и принцип работы. Главные элементы любого устройства данной топологии – автотрансформатор и подвижный токосъёмный контакт, выполненный в виде ролика, ползунка или щетки.

Указанный контакт перемещается по обмотке трансформатора, вследствие чего происходит плавное увеличение или уменьшение коэффициента трансформации и соответствующее изменение (коррекция) поступающего из сети напряжения.

Первые электромеханические стабилизаторы имели ручную регулировки: специальный бегунок передвигался по катушке и отключал или подключал витки до количества, необходимого для достижения номинального значения выходного напряжения.

В современных устройствах этот процесс автоматизирован: плата управления анализирует входной ток и в случае отклонения его параметров сигнализирует сервоприводу, перекатывающему коммутационный контакт на сегмент тороидальной обмотки автотрансформатора с напряжением, максимально приближенным к номинальному.

Преимущества

Основное достоинство электромеханического принципа стабилизации напряжения – непрерывное регулирование с высокой точностью и без искажения синусоидальной формы сигнала. Также ключевым преимуществом является самая низкая стоимость электромеханических стабилизаторов на отечественном рынке.

Недостатки

Эти устройства имеют и ряд существенных недостатков, делающих их не самым оптимальным решением для защиты многих видов нагрузки, а именно:

• низкое (за исключением некоторых моделей) быстродействие – скорость реакции на изменение входного сигнала ограничивается временем, требуемым сервоприводу для срабатывания;
• возникновение кратковременных скачков выходного напряжения при резких перепадах входного, что пагубно влияет на чувствительные электронные компоненты защищаемого оборудования и осложняет применение в сетях с сильными перепадами напряжения;
• низкое качество фильтрации входных электромагнитных помех и трансляция возмущающего воздействия на выход устройства;
• низкая надежность из-за механически движущихся деталей, что значительно сокращает срок эксплуатации устройства, из-за чего именно этот тип стабилизаторов чаще всего выходит из строя.

Дополнительные неудобства при эксплуатации электромеханических стабилизаторов в домашних условиях создают:

• повышенный уровень шума и возможное искрение при работе – следствие движения сервопривода по виткам катушки;
• громоздкая конструкция, большое количество механических узлов и деталей, и, соответственно, большой вес;
• необходимость периодического обслуживания подверженного износу узла механического контакта, надёжность которого снижается пропорционально числу срабатываний.

Кроме того, приборы этой группы могут давать сбои при длительном использовании в условиях отрицательной температуры – такому оборудованию комфортнее в отапливаемых помещениях.

Применение

Перечисленные недостатки обуславливают ограниченную сферу применения электромеханических стабилизаторов – они все еще востребованы в сетях без молниеносных скачков напряжения. Разумеется, такие устройства не подходят для бытового использования в домашних условиях, но вполне удачно используются в качестве временной стабилизации напряжения в подсобном хозяйстве, гаражах, небольших мастерских – там, где снижение температуры незначительно. Хотя рассматриваемый тип преобразователей постепенно уходит в прошлое и уступает место более современным конструкциям на релейной и тиристорной основе.

Релейные стабилизаторы

Приборы этой топологии относятся к электронным устройствам, действие которых построено на базе дискретного (ступенчатого) принципа стабилизации электроэнергии. Он заключается в автоматическом переключении обмоток автотрансформатора и выбора той, напряжение на которой максимально близко к номинальному.

Коммутация необходимых для повышения или снижения входного напряжения контуров происходит благодаря срабатыванию силовых электронных реле (отсюда и название данной разновидности стабилизаторов).

Управление процессом осуществляет специальный блок. Он контролирует характеристики сетевого напряжения и при их отклонении от установленного значения включает в работу ту или иную ступень стабилизации (количество ступеней соответствует числу установленных реле).

Преимущества

Основное преимущество этих устройств перед электромеханическими аппаратами устаревших конструкций – повышенная скорость срабатывания (не более 10-20 мс). Кроме того, релейные стабилизаторы обладают простейшей структурой, в которой исключены сложные узлы и дорогостоящие компоненты, что упрощает их техническое обслуживание и ремонт.

Ремонтные работы, как и сами приборы, отличаются низкой стоимостью. Релейные стабилизаторы не боятся перегрузок, чем и обусловлен их длительный срок эксплуатации. Также этот тип устройств выделяется сравнительно небольшими габаритами и малым весом. Они не требуют дополнительного охлаждения и отлично справляются со своими функциями в условиях отрицательных температур.

Недостатки

Главный недостаток релейных стабилизаторов напряжения – дискретное (неплавное) регулирование. Он обусловлен принципом работы и проявляется в виде мигания электрических ламп при переключении ступеней стабилизации.

Ступенчатая корректировка напряжения также:

• снижает точность стабилизации (может достигать 10%), при этом рост быстродействия релейных устройств неминуемо повышает погрешность в их работе;
• способствует трансляции искажений сетевой синусоиды на выход устройства.

Релейная топология сохраняет и ряд минусов присущих электромеханическим изделиям:

• работа стабилизатора не бесшумна – срабатывание сопровождается звуковым эффектом, подобным щелчку;
• реле в меньшей степени подвержены механическому износу, чем элементы сервопривода, но тенденция к ухудшению качества работы с увеличением срока эксплуатации сохраняется.

Применение

Релейные стабилизаторы подходят для защиты маломощных приборов в сетях, характеризующихся небольшими колебаниями напряжения. Вышеперечисленные недостатки говорят о недостаточном соответствии приборов этой группы требованиям по защите современной электроники, чувствительной к малейшим отклонениям питающего напряжения.

Тиристорные стабилизаторы

Данные устройства можно рассматривать как результат развития и усовершенствования дискретного принципа стабилизации. Их конструкция и принцип работы схожи с аппаратами релейной топологии.

Главное различие состоит в том, что переключение обмоток автотрансформатора выполняют не реле, а полупроводниковые силовые ключи – тиристоры, увеличивающие точность стабилизации и делающие работу устройства практически бесшумной.

Преимущества

Исполнительные блоки на базе полупроводниковых элементов не имеют механических деталей и обеспечивают минимальное время реакции на изменение входного напряжения (однако некоторая задержка всё-таки сохраняется).

Кроме бесшумной работы, быстродействия и увеличенной (относительно релейных моделей) точности стабилизации тиристорные стабилизаторы обладают следующими преимуществами:

• долговечность и надежность – полупроводниковые компоненты не подвержены механическому износу и имеют большой рабочий ресурс;
• широкий диапазон сетевого напряжения – возможна работа с большинством предельных отклонений;
• отсутствие генерации электромагнитных помех при работе;
• устойчивость к низким и высоким температурам окружающей среды;
• скромные габариты и небольшой вес;
• высокий КПД — отсутствие обмоток, реле и движимых элементов снижает уровень собственного энергопотребления.

Недостатки

Применение тиристорных ключей не способно полностью исключить основной недостаток дискретного принципа работы – ступенчатые скачки напряжения. Они неминуемо возникают при переключении трансформаторных обмоток и снижают точность стабилизации, повышение которой, как и в релейных моделях, негативно влияет на быстродействие устройства.

Даже самые современные стабилизаторы на полупроводниковых элементах не гарантируют безразрывное электропитание и сигнал идеальной синусоидальной формы. Определённые проблемы могут возникнуть, например, при работе с профессиональным аудио-видео оборудованием – помехи создаваемые при ступенчатом переключении отрицательно скажутся на качестве картинки и звука.

Ещё один минус тиристорных стабилизаторов – чувствительность к перегрузкам, которые могут привести к выходу из строя электронных ключей и дорогостоящему ремонту.

Симисторные стабилизаторы

Поскольку симисторы являются одним из типов тиристоров, то и принцип работы стабилизаторов на их базе существенно не различаются. Разница заключается в том, что в отличие от тиристоров, симисторы способны пропускать ток в обоих направлениях, поэтому нет необходимости в параллельно-встречном подключении двух тиристоров.

Также при подключении индуктивной нагрузки симисторы более уязвимы для скачков напряжения, нежели тиристоры, и требуют дополнительной защиты. Хотя этот недостаток компенсируется тем, что в симисторных устройствах применяется более простая электронная схема.

Преимущества

В целом же симисторные стабилизаторы обладают теми же преимуществами, что и тиристорные:

• низкий уровень шума при работе;
• быстрое реагирование на сетевые изменения – скорость составляет 10-20 мс;
• высокий уровень КПД, достигающий 98%, что выделяет их среди конкурентов более старых поколений;
• устойчивость к перегрузкам, например, тиристорные стабилизаторы способны проработать до 12 часов при перегрузке в 20%;
• долговечность прибора при работе на износ, но в то же время дорогостоящий ремонт в случае выхода из строя одного из компонентов;
• способность выдерживать температурные перепады, но уязвимость для повышенных уровней влажности.

Недостатки

Также устройства не лишены некоторых недостатков:

• низкая точность регулирования, обусловленная ступенчатой стабилизацией;
• более габаритная конструкция, по сравнению с тиристорными стабилизаторами;
• высокая стоимость в сравнении с релейными моделями.

Применение

Подводя итог по тиристорным и симисторным моделям, следует уточнить, что по параметрам они не намного превосходят релейные стабилизаторы, хотя их стоимость выше и в случае возникновения неисправности замена электронных компонентов обойдется дороже. Тем не менее, такие приборы пользуются спросом и в домашних условиях, и на даче, поскольку неприхотливы к окружающей среде и в то же время не создают шума. Однако крайне не рекомендуется подключать высокоточное оборудование к тиристорным/симисторным стабилизаторам.

Инверторные стабилизаторы

Это наиболее «молодой» вид стабилизаторов – серийное производство начато в конце 2000-х годов. Инновационная конструкция и характеристики, недоступные для моделей других топологий, делают данные устройства прорывом в стабилизации электрической энергии.

Принцип действия данных устройств схож с on-line ИБП и построен на базе прогрессивной технологии двойного преобразования энергии. Сначала выпрямитель превращает входное переменное напряжение в постоянное, которое затем накапливается в промежуточных конденсаторах и подаётся на инвертор, осуществляющий обратное преобразование в переменное стабилизированное выходное напряжение.

Инверторные стабилизаторы кардинально отличаются от релейных, тиристорных и электромеханических по внутреннему строению. В частности, в них отсутствует автотрансформатор и любые подвижные элементы, в том числе и реле. Соответственно, стабилизаторы двойного преобразования избавлены от недостатков, присущих трансформаторным моделям.

Преимущества

Алгоритм работы этой группы устройств исключает трансляцию любого внешнего возмущающего воздействия на выход, что обеспечивает полную защиту от большинства проблем электроснабжения и гарантирует питание нагрузки напряжением идеальной синусоидальной формы со значением максимально приближенным к номинальному (точность ±2%).

Кроме того, инверторная топология устраняет все недостатки характерные другим принципам стабилизации электрической энергии и обеспечивает моделям, реализованным на её базе, уникальное быстродействие – стабилизатор реагирует на изменение входного сигнала мгновенно, без задержек во времени (0 мс)!

Другие важные преимущества инверторных стабилизаторов:

• максимально широкие границы рабочего сетевого напряжения (от 90 до 310 В), при этом идеальная синусоидальная форма выходного сигнала сохраняется во всем указанном диапазоне;
• непрерывное бесступенчатое регулирование напряжения – исключает ряд неприятных эффектов, связанных с переключением порогов стабилизации в электронных (релейных и полупроводниковых) моделях;
• отсутствие автотрансформатора и подвижных механических контактов – повышает ресурс работы и снижает массу изделия;
• наличие входного и выходного фильтров высоких частот – эффективно подавляют возникающие помехи (присутствуют не во всех моделях, характерны в частности для продукции ГК «Штиль» – ведущего производителя инверторных стабилизаторов).

Недостатки

Возникает закономерный вопрос — есть ли недостатки у инверторных устройств? Единственным и в то же время спорным недостатком является более высокая цена. Но учитывая технические требования современной бытовой техники и одновременно сохраняющуюся тенденцию перепадов сетевого напряжения, инверторные стабилизаторы сегодня являются самым экономически оправданным вариантом для постоянного пользования как в частных домах и загородных коттеджах, так и на промышленных объектах.

Устройства гарантируют устойчивое, корректное функционирование дорогостоящей бытовой техники и чувствительных электронных устройств при любом качестве питающей электросети.

Импульс напряжения, виды и форм

    Осциллограмма имеет вид, изображенный на рйс. 49, для случая, если при поляризации напряжение подается на электроды в виде одиночных импульсов пилообразной формы.  [c.109]

    Форма I — -кривой зависит от вида напряжения, поляризующего электрода. Рассмотрим сначала случай простого импульса с линейно изменяющимся напряжением ( линейный импульс ), накладываемого на каплю [c.471]

    Характер ф—i-кривых при наложении напряжения зависит от формы импульса. Остановимся на случае наложения импульса постоянного тока. Вид ф— -кривой для» раствора, содержащего один разряжающийся ион в избытке фона, изображен на рис. 52. [c.112]

    Технологические возможности активации как свойства целенаправленного воздействия на процесс резания велики. Большинство видов активации представляют собой обработку технологической среды, инструмента или детали различными электромагнитными полями. Каждому полю характерны восемь независимых параметров соотношение между электрической и магнитной составляющими, напряженность, градиент напряженности, частота колебаний, форма импульса, вектор напряженности, экспозиция и локализация. На процесс обработки можно воздействовать варьированием значений перечисленных параметров, а также комбинированием различных видов активации. [c.69]

    Ниже приведено описание сравнительно простого электронного фазометра . Схема прибора показана на рис. IV. 13. Два сравниваемых напряжения подают на входы двух совершенно одинаковых усилителей-ограничителей. Напряжение на входе ограничителей будет иметь вид прямоугольных импульсов. Чтобы исключить искажение формы импульсов из-за заряда сеточных конденсаторов сеточными токами, эти конденсаторы замыкают через диоды. [c.168]

    Между образцом и подвижной катушкой включен жидкостный демпфер (3 на рис. 6). Демпфер выполнен в виде легких дюралюминиевых дисков, имеющих ряд отверстий. Диск находится в цилиндре с маслом. Поворот одного диска относительно другого позволяет менять степень открытия отверстий и тем самым варьировать коэффициент трения. Применение демпфера диктуется необходимостью управления формой силового импульса при внезапном приложении нагрузки к образцу. Реакция материала на действие силы приобретает существенное значение в условиях ударных нагрузок. Если внешняя сила изменяется скачкообразно, то возникающее в образце напряжение и деформация устанавливаются не сразу. Переходные процессы могут иметь как апериодический, так и колебательный характер в зависимости от вязко-упругих свойств материала испытуемого образца. При этом сложный процесс установления на-пряланализ результатов измерений. Для правильного и наиболее простого измерения долговечности необходимо, чтобы механический силовой импульс имел форму ступеньки с достаточно резким передним фронтом. [c.29]

    Разработан и выпускается отечественной промышленностью пиролитический хроматограф Биохром-26 . В хроматографе имеется два пиролитических устройства (филаментного типа и индукционного нагрева токами высокой частоты до точки Кюри), включенные в оба канала дифференциальной газовой схемы хроматографа. Пиролизер филаментного типа может работать в двух режимах нагрев филамента путем питания постоянным током невысокого напряжения (до 5 В), устанавливаемого с дискретностью 0,1 В, и мгновенный разогрев филамента путем подачи импульса высокого напряжения в интервале от 150 до 250 В, который осуществляется с помощью разряда конденсатора, с последующим поддержанием заданной температуры путем подачи тока постоянного напряжения в интервале от 1,4 до 3,9 В в зависимости от требуемого значения температуры филамента. Максимальная температура филамента может изменяться от 400 до 1100°С. Пиролизер индукционного нагрева снабжен набором ферромагнитных термоэлементов, являющихся одновременно держателями проб, двух форм (стержень и спираль), что обеспечивает ввод проб в виде растворов, вязких жидкостей и твердых или эластичных нерастворимых образцов. Имеющийся набор термоэлементов соответствует шести значениям точек Кюри 430, 500, 600, 680, 770 и 960 °С, что вполне достаточно для аналитической работы с различными образцами. Продолжительность нагрева ферромагнитных элементов с пробой может быть задана любая в интервале от 1 до 20 с с дискретностью 1 с. [c.28]

    Метод измерения разностного сигнала, который образуется в результате сравнения токов электрохимической реакции, соответствующих двум значениям потенциала на расстоянии АЕ. В принципе, это можно применить в ВП, ВПТ, ДИВ и НИВ. Если АЕ достаточно мало, то разностная вольтамперограмма, полученная в условиях ВП, будет иметь вид кривых 6-8 на рис. 2. При ступенчатой и импульсной подаче поляризующего напряжения измеряют сигналы на расстоянии АЕ, равно.м интервалу потенциала между ступенями или импульсами. При этом разностная вольтамперограмма при ступенчатой PH и НИВ имеет форму кривых 6-8 на рис. 2. Практическое применение находит сейчас только разностная НИВ, в котором измеряют разность импульсных составляющих тока, вычитая из сигнала последующего импульса сигнал предьщущего. [c.79]

    В первом нз этих вариантов на постоянную составляющую напряжения поляризации налагают переменную составляющую небольшой амплитуды синусоидальной, прямоугольной (квадратноволиовая В.), трапециевидной или треугольной формы с частотой обычно в интервале 20-225 Гц. Во втором варианте на постоянную составляющую напряжения поляризации налагают импульсы напряжения одинаковой величины (2-100 мВ) длительностью 4-80 мс с частотой, равной частоте капания ртутного капающего электрода, или с частотой 0,3-1,0 Гц прн использованни стационарных электродов. В обоих вариантах регистрируют зависимость от и или Е переменной составляющей тока с фазовой или временной селекцией. Вольтамперограммы при этом имеют вид первой производной обычной вольтамперометрич. волны. Высота пика на них пропорциональна концентрации электроактивного в-ва, а потенциал пика служит для идентификации этого в-ва по справочным данным. [c.417]

    Форму пиков имеют все НИП при электропревращении деполяризаторов, которые распределены в виде пленки на поверхности электрода в момент подачи импульса напряжения, например, инверсионная НИП раствора РЬ(И) на, ИГЭ, а также НИП второй стадии восстановления Те (IV) в слабокислых хлоридных растворах и НИП восстановления сульфида ртути в щелочных растворах сульфидов при катодной развертке напряжения на РКЭ или СРЭ. Как правило, высота пика на таких НИП уменьшается при увеличении 4 значительно более резко, чем высоты волн на НИП с диффузионным контролем тока. Так, волна окисления ртути в растворах сульфида уменьшается с изменением 4 от 5 до 40 мс при анодной развертке напряжения в два раза (т. е. почти в полном соответствии с теоретической зависимостью для диффузионного [c.75]

    Операторная запись будет подробно описана ниже (см. Импульсы напряжения в линейно-вязкоупругих телах , Д. Рэдок). Этот метод представления уравнений теории линейной вязкоупругости является очень общим, так как предусматривает одну и ту же форму записи для напряжения и деформации. Операторное уравнение имеет вид [c.79]

    По форме модулирующее напряжение может быть гармоническим (синусоидальной формы) и импульсным (прямоугольной, трапециевидной и треугольной форм). Импульсные разновидности модулирующего напряжения бывают дву- и однополярными. Синусоидальное напряжение (рис. 20, а) характеризуется следующими параметрами амплитудой колебаний Е , частотой (число колебаний в секунду)/или ю, периодом Т= 1/ и фазой ф. Фаза определяет положение начала периода колебаний относительно уровня отсчета. Таким уровнем может служить для выходного напряжения входное напряжение, гармоническое напряжение других источников и т.д. ИмпулЕсное однополярное напряжение характеризуется (рис. 20,6) амплитудой импульса Е , его длительностью временным расстоянием между импульсами 1 периодом, который определяется как Т= 1 . В вольтамперометрии применяют однополярные импульсы при виде непрерывной последовательности им- [c.33]

    Импульс треугольной формы. В литературе были описаны попытки использовать в ВПТ модулирующий импульс треугольной формы (в виде равнобедренных треугольников [30, 31]) и импульсов пилообразной формы [32]. На рис. 48, 6, 7 представлены временные диаграммы импульсов напряжения и емкостного тока электрохимической реакции. Как видно из диаграмм, пилообразное напряжение наименее удачно, так как при обратном ходе пилы вызывает импульс емкостного тока с большей амплитудой, величина которой определяется так, как при прямоугольном импульсе, только с обратным знаком. А импульсная составляющая емкостного тока, соответствующая нарастающему участку, определяется, как при трапецеидальном напряжении. Однако при трапецеидальном и прямоугольном напряжениях импульс емкостного тока имеет нулевые участки. В случае напряжения треугольной формы (вариант 1 и 2) таких нулевых участков нет, имеются только участки, когда ток не изменяется. Таким образом, при треугольном напряжении, если применить временную селекцию сигнала, можно найти участки тока ячейки, когда емкостный ток будет постоянным и этим будет оказьшать меньшее влияние на аналитический сигнал. Однако очевидно, что условия выделения ан и-тического сигнала в этом варианте оказываются гораздо хуже. [c.72]

    Временные диаграммы напряжения и токов для рассматриваемого метода изображены схематически на рис. 151. На ячейку накладывается импульс поляризующего напряжения в виде ступенек (а). При этом через ячейку протекает ток, форма импульсов которого приведена на рис. 151, б. На графике видны характерные выбросы емкостного и диффузионного токов, соответствующие моменту окачка поляризующего напряжения. Измерение тока производится периодически в конце каждой ступени, когда емкостный ток практически отсутствует. Из получающихся при этом импульсов преобразователь формирует напряжение, имеющее вид дифференциальной кривой (рис. 151, в). [c.217]

    Анализ закона сохранения количества движения для турбулентных потоков приводит к прежней форме уравнения Навье — Стокса (1.1) для средних значений скоростей, но с дополнительным слагаемым, соответствующим касательным напряжениям, возникающим вследствие обмена импульсом за счет пульсационной составляющей скорости. Это дополнительное слагаемое имеет вид взаимно перпендикулярных направлениях. Это так называемые рейнольдсовы напряжения, которые зависят от среднего значения произведения пульсационных скоростей турбулентного потока. [c.12]

    Во время роста капли ртути происходит изменение емкости электрода, прямо пропорциональное площади поверхности капли. Изменяется также сопротивление ячейки, обратно пропорциональное площади капли. В каждый момент роста капли имеются единственные значения С , при которых мост будет уравновешен. Техника измерения заключается в выборе подходящего момента времени из всего периода роста капли (желательно ближе к концу ее существования, когда площадь увеличивается медленно), в регулировке элементов моста для его уравновешивания в этот момент и, наконец, в измерении площади капли в момент уравновешивания. Площадь определяется по возрасту капли и скорости вытекания ртути в предположениях постоянного потока и сферической формы капли. В ранних экспериментах Грэма несбалансированный сигнал моста контролировался с помощью наушников и осциллографа, а возраст капли в момент уравновешивания измеряли секундомером. Позже эта методика была улучшена за счет хронометража растущей капли с помощью электромеханических часов, приводившихся в действие посредством тиратрона и реле при внезапном изменении напряжения в момент падения капли [40]. Производимые часами с интервалом в 0,5 с импульсы использовались для запуска развертки осциллографа, установленной на скорость около 25 см С-. В то же время выход моста подключали к вертикальному усилителю осциллографа. Регулируя омический и емкостный элемшты моста, находили точку баланса во время развертки временной шкалы. Одна из наблюдавшихся на экране осциллографа фигур показана на рис. 25. Огибающая частотного сигнала (обычно около 1 кГц) имеет клинообразный вид отдельные колебания не различимы ввиду сравнительно медленной временной развертки. Слаоый разбаланс как омического, так и емкостного элемента вызывает сглаживание минимума и его сдвиг во времени. Грэм рассчитал момент достижения баланса по числу импульсов, предшествовавших той развертке временной шкалы осциллографа, которая содержала точку [c.95]

    Импульсный разряд с послесвечением. Плотность тока в импульсных разрядах, в отличие от случая постоянного разряда, достигает значительно большего значения —до 300 а/см , в результате чего имеет место сильная ионизация. В послесвечении импульсного разряда преобладают процессы с большими временами диссоциации и рекомбинации. Как в чистых газах, так и смесях, эти процессы приводят к импульсной генерации с большим усилением и большой выходной мош-ностью, но оптимальные условия в импульсном разряде или в послесвечении не устанавливаются простым произведением РВ, а определяются напряжением пробоя газа, видом газа, потерями энергии в разряде, со-против,71ением внешней цепи, формой переднего и заднего фронта импульса тока. [c.673]

    Включают тумблер пуск на пересчетном приборе и, медленно вращая по часовой стрелке регулятор напряжения на высоковольт-нол- выпрямР1теле, постепенно поднимают напряжение на трубке до тех пор, пока неоновые лампочки не начнут регистрировать импульсы. Отмеченное напряжение начало счета (потенциал зажигания) обычно выше истинного, так как напряжение в приборе растет медленнее, чем показания вольтметра. Поэтол у необходимо медленно снизить напряжение до такого уровня, при котором неоновые лампочки перестанут зажигаться, и выждать не менее 1 мин, пока установится постояннее напряжение. Затем записывают показание вольтметра и производят измерение препарата в течение 2 мин. Порядок выполнения измерений такой лпроверке правильности работы пересчетного прибора. Одновременно включают тумблер пуск и секундомер и одновременно выключают их через определенный промежуток времени. Умножают показание электромеханического счетчика импульсов на кратность пересчета и прибавляют к полученному произведению сумму чисел возле горящих неоновых лампочек. Перед началом каждого измерения нажимают кнопку сброс и устанавливают шкалы электромеханического счетчика на нуль. Повысив напряжение на 50 в и снова выждав 1—3 мин, производят повторное измерение. Так поступают до тех пор, пока вслед за линейным участком не начнется более крутой подъем характеристики, т. е. скорость счета возрастет по крайней мере на 20— 30% при увеличении напряжения на 50 в. Во избежание порчи счетчика дальнейшие измерения следует прекратить и сразу уменьшить напряжение. Результаты измерений сводят в таблицу (форма 2). Строят график, откладывая по оси ординат соответствующие скорости счета. Для каждой экспериментальной точки по формуле (27—И) рассчитывают абсолютное статистическое отклонение отдельного измерения величину 2А/наносят на график в виде вертикального отрезка. Через полученные отрезки проводят плавную кривую. По формуле (2—П) рассчитывают наклон плато. Проверку рабочего напряжения следует повторять не реже чем раз в две недели. [c.250]

    На рис. 3.1 схематически показана система с входом и выходом. Существует много видов входных возбуждений — силовое напряжение, сдвиговая деформация, электрическое на тряже-ние, источник тепла и т. п., и все они будут зависеть от времени. Видов таких простых зависимостей несколько — ступеньки, синусоиды, наклонные ступеньки, импульсы, широкие импульсы и т. д. К счастью, из фактически бесконечного числа возможных комбинаций видов входных сигналов и их функциональных форм обычно удовлетворяются относительно ограниченным числом. Если же система нелинейна, то эксперименты [c.29]

    С увеличением напряжения разряд между положительным остриём и плоскостью заметно распространился в сторону катода. Перед искровым пробоем начинали появляться видимые глазом стримеры, приводившие к регистрируемым на осциллограмме импульсам. Чередование предкоронных стримеров и лавинных импульсов даёт картину, увеличенная схематическая зарисовка которой дана на рисунке 280 для острия диаметром в 0,038 см [2095] К поверхности острия, имеющего кончик в виде полусферы плотно прилегает голубоватое свечение. Дальше вдоль острия простирается тонкий и яркий голубой светящийся язычок с за острённым резко выраженным кончиком, находящимся на рас стоянии приблизительно 1,7 мм от поверхности острия. По краям и на кончике светящийся стерженёк переходит в менее интен сивно светящуюся дымку, имеющую форму опрокинутой рюмки Эта дымка постепенно сходит на-нет и исчезает на расстоянии [c.633]

    Состояние равновесия контролируется индукционным датчиком 4. Ток, проходящий по обмотке рамки 2, а следовательно, и падение напряжения на сопротивлении характеризуют вес, а значит, и массу груза на платформе следующим образом. С сопротивления напряжение подается на вход потенциометрического усилителя 15. Фотоэлектрический усилитель 10 и кодирующий диск 9, связанный с реверсивным двигателем 14 и реохордом потенциометра 8, преобразуют это напряжение в дискретную форму в виде электрических импульсов. Сумма импульсов, характеризующих массу груза, поступает на запоминающее устройство 13 и далее с помощью типового искателя 12 вводится в цифропечатаю-щуЮ машинку 11, которая печатает значение массы на бумажной ленте. Управление процессом взвешивания осуществляется с помощью нажимных педалей 7, установленных на платформе 6. [c.273]

    Имеется ряд схем выпрямителей, которые наиболее часто применяются в ультразвуковых генераторах. Однофазная однополу-периодная схема является наиболее простой из всех схем выпрямления. Форма выпрямленного напряжения в этой схеме имеет вид косинусоидальных импульсов с длительностью л/2 и следующих через период я. Подобная схема выпрямителя выгодна в генераторах, работающих импульсами со скважностью два, но у нее низкий коэффициент использования трансформатора. [c.112]

    Трапециевидное напряжение может быть трапецеидальным, когда нарастающие и ниспадающие участки изменяются линейно в виде усеченной синусоиды и усеченных импульсов экспоненциальной формы /Треугольное-в виде равнобедренных треугольников и пил (рис. 22, кривые 4, 5). Наибольшее распространение в ВПТ находит модулирующее напряжение синусоидальной и прямоугольной форм, которые соответственно образуют две ветви переменнотоковой вольтамперометрии с с1шусоидальным (ВПТ-С) и прямоугольным (ВПТ-П) переменным напряжением. Последнее направление называют также квадратно-волновой вольтамперометрией. [c.35]

    Импульс трапецеидальнай формы. При этом емкостный ток и ток электрохимической реакции при различных вариантах трапециевидного напряжения имеют вид, как показано на рис. 48, 4, 5. Более подробно рассмотрим вариант трапецеидального напряжения, другие виды трапециевидного напряжения мало отличаются от него. При трапецеидальной форме напряжения, если пренебречь омическим сопротивлением раствора, импульсная составляющая емкостного тока ячейки определяется соотношением [c.71]

    При реализации рассматриваемого способа индикации переходных процессов следует иметь в виду, что при подключении катушки к измерительной схеме индуктивностью катушки и входной емкостью схемы образуется контур, в результате чего индицируется не э.д.с., а напряжение, возбуждаемое ею на контуре. Для неискаженной передачи формы импульсов э.д.с. на вход схемы необходимо использовать широкополосный контур. В эксперименте применялся контур с полосой пропускания 30 Мгц. Эксперимент проводился в трехсантиметровом диапазоне волн при длительности СВЧ импульсов 100 нсек на сфере железо-иттриевого граната с эффективной полосой ФМР 1,8 3. [c.198]

    Условия испытаний желательно характеризовать в следующем порядке а) размеры и форма образца б) вид напряженного состояния в) временной режим нагружения (частота гармонического нагружения, форма импульса и периодичность при негармоническом цикле и т. д.) г) значение средней составляющей деформации или напряжения (если средняя составляющая равна нулю, как уже указывалось, цикл называется симметричным) д) алмплитудное значение переменной составляющей деформации, напряжения или энергии е) тепловой режим, т. е. температура образца (если она при сравнительных испытаниях поддерживается постоянной, независимо от гистерезисных свойств резины), или температура окружающей среды и некоторые дополнительные данные, характеризующие теплообмен (если испытания проводят в условиях, когда температура испытуемых образцо в зависит от гистерезисных свойств резины) ж) дополнительные особые условия, если они существенны (среда, условия освещенности и т. д.). Например усталостная выносливость резины А при испытаниях образцов в виде двусторонних лопаток (размерами, предусмотреииыми в ГОСТ 270— 53) на многократное растяжение с частотой 500 цикл1мин, при средней составляющей деформации 100%, амплитуде напряжения 0,5 кгс/см и температуре образца 70 °С равна 250 циклов. [c.322]

    В. Е. Накорякова с соавторами. В определенной области разности потенциалов между катодом и анодом ток не зависит от приложенного напряжения (режим предельного диффузионного тока), а определяется только диффузией ионов. Перемещение ионов к поверхности в условиях высокой электропроводности раствора (исключающей миграцию под действием электрического поля) подчиняется диффузионному уравнению, на основании решения которого при известном профиле скорости вблизи поверхности электрода можно вычислить скорость потока жидкости. В зависимости от формы электродов можно измерять как модуль, так и вектор скорости с учетом ее пульсационной составляющей. Калибровочная зависимость обычно имеет вид /=Л+5У г, где / — электрохимический ток, А и В — константы для определенного датчика при данной концентрации активных ионов. При вычислении среднего значения скорости из полученной осциллограммы должны быть исключены участки, соответствующие пребыванию катода в газовой фазе. Датчик для определения скорости потока жидкости электрохимическим методом может быть использован в качестве точечного электрода для одновременного определения момента перехода от жидкости к газу и наоборот. Принцип работы схемы заключается в следующем. На датчик наряду с постоянным смещением подается напряжение до 10 мВ частотой несколько сотен килогерц. Ток, протекающий через датчик, можно разложить на две составляющие низкочастотную, которая меняется с изменением скорости жидкости, и высокочастотную, изменяющуюся с частотой питающего напряжения. Амплитуда высокочастотной составляющей принимает два фиксированных значения, соответствующих пребыванию датчика в жидкой и газовой фазах. После разделения на фильтрах из высокочастотной составляющей формируется сигнал фазы в виде прямоугольных импульсов, который управляет ключом, пропускающим на выходной усилитель низкочастотную составляющую только в те моменты времени, когда датчик находится в жидкой фазе. [c.154]

    Поскольку коэффициенты вязкости и диффузии для воздуха и воды малы, то можно подумать, что их эффектами можно пренебречь совсем. Однако их важность для крупномасштабных движений уже обсуждалась, а их эффекты вблизи границ являются особенно существенными. Например, условие (4.П.11) требует непрерывности касательной компоненты скорости в атмосфере и в океане на границе раздела, тогда как невязкая модель дает большой разрыв касательной скорости. На деле это приводит к больш.ому сдвигу или градиенту скорости около границы. Толщина области большого сдвига (называемого пограничным слоем) определяется коэффгщиеитом вязкости, если сдвиг достаточно мал, как в некоторых лабораторных ситуациях. Однако в атмосфере и океане сдвиг (см. разд. 2.4) почти всегда так велик, что малые возмущения растут самопроизвольно, забирая энергию от сдвигового течения и создавая при этом турбулентный пограничный слой. Перенос импульса, тепла, влажности, соли и т. д. в таких случаях происходит путем вихревого движения, исключая очень тонкий слой около границы, в котором преобладают процессы молекулярного переноса. Природа вихревого движения (и, следовательно, значения скоростей переноса) неполностью определяется сдвигом. Конвекция, связанная с тем, что тяжелая жидкость лежит над легкой, также может создавать вихри или изменять вихри, вызванные сдвигом. На скорости переноса могут также влиять свойства поверхности или некоторым прямым воздействием, или косвенно через форму поверхности (загрязнения меняют свойства воли и скорости переноса импульса волнами). Для моделирования крупномасштабных движений атмосферы и океана детальная структура пограничного слоя не может быть учтена. Вместо этого скорости переноса через границу связываются со свойствами границы и свойствами атмосферы или океана иа некотором расстоянии от границы. В частности, такое представление эффектов турбулепт-иого сдвигового потока принимает вид, указанный в разд. 2.4. Например, касательное напряжение иа дне океана или на нижней границе атмосферы можно вычислить согласно (2.4.1). Существование этого напряжения ведет к тому, что энергия отнимается от океана или от атмосферы, так что этот эффект иногда называется донным трением . Потоки тепла и воды между океаном и атмосферой рассматриваются аналогичным способом с использованием эмпирических граничных условий типа рассмот-рсш1ых в гл. 2. [c.115]

---

Трансформаторы напряжения. Всё, что о них нужно знать

Что необходимо о них знать? Расскажем об этом в предлагаемой статье.

Трансформаторы незаменимы в электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Их востребованность объясняется многофункциональностью, простотой устройства, высоким качеством работы (КПД – 99%), долговечной эксплуатацией.

Трансформаторы напряжения – это разновидность трансформаторов, задача которых не преобразовывать, а гальваническая развязка.

От источника электроэнергии или станции ток с высоким напряжением не может использоваться потребителями. Чтобы понизить его на входе устанавливаются понижающие трансформаторы. Они дают возможность работать на расчетном напряжении для бытовой техники, электроприборов и электроники. Их использование позволяет осуществлять работу типовых измерительных приборов. Трансформатор изолирует их от высокого сетевого напряжения, что крайне необходимо для их безопасного обслуживания и эксплуатации.

По назначению они разделяются на два основных вида – повышающие и понижающие. Преобразование напряжения в домашних условиях крайне необходимо. Бытовые приборы, питающиеся от сети 380 или 220 вольт, нуждаются в напряжении в несколько раз меньше. Во избежание выхода из строя бытового оборудования нужны понижающие. При необходимости используют повышающие аналоги.

Кроме главной функции – преобразования напряжения и тока, ТН могут быть источниками питания для автоматики, релейной защиты электролиний от замыкания, сигнализаций и т.п. Также они используются в качестве измерителей напряжения и мощности.

По сути – трансформатор напряжения – это статический электромагнитный прибор, который преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. По конструктивным решениям и по принципу действия он сходен с силовым аналогом.

Устройство трансформатора напряжения

ТН состоят из двух главных элементов:

• Стального магнитопровода.

• Обособленных друг от друга, изолированных обмоток (первичной и вторичной).

На первичную обмотку ТН подается ток, а со вторичной он идет к объекту потребления.

Принцип работы

В основе работы ТН лежит его конструкция и явление электромагнитной индукции, возникающей между элементами:

• Трансформатор подсоединяется к сети. На его первичную обмотку поступает ток.

• Ток переменного характера проходит по магнитопроводу, вызывает магнитный поток, который в свою очередь проходит через обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

• К вторичной обмотке поступает ток, возникший под действием ЭДС.

Величина ЭДС тесно связана с числом витков в каждой обмотке. Меняя число витков можно увеличить или уменьшить напряжение, идущее на потребителя с вторичной обмотки.

Виды трансформаторов напряжения

Существует довольно много трансформаторов напряжения. Их функции соответствуют определенному назначению. Поэтому, прежде чем выбирать тот или иной вариант трансформатора, необходимо определиться, для чего он нужен. Все разнообразие этих приборов отличается друг от друга конструкцией, которая и определяет особенности их эксплуатации.

Все ТН условно делятся на виды по определенным критериям:

• Число фаз: одно- и трехфазные.

• Количество обмоток – две или три.

• Класс точности – диапазон допустимых параметров погрешности.

• Тип охлаждения – масляные и сухие (воздушное охлаждение).

• Способ размещения – внутренние или внешние.

ТН делятся также на группы согласно сферам применения и особенностям эксплуатации:

• Заземляемый. Этот вариант представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Один из его концов должен быть заземлен – это нейтраль обмотки. В маркировках этих моделей присутствует буква «З», например, ЗНОЛ, ЗНОМ.

• Наземляемый. Он не нуждается в заземлении. Обязательно изолируются все уровни, зажимы. В зависимости от уровня напряжения, трансформатор может монтироваться на определенной высоте.

• Каскадный. Его основная часть первичная обмотка, состоящая из нескольких секций. Они расположены на разном расстоянии от земли в виде каскада. Все части трансформатора соединены между собой дополнительными обмотками. Особенностью каскадных трансформаторов является то, что с увеличением числа элементов, увеличивается количество погрешностей в работе всей системы.

• Емкостный. У этого прибора в отличие от других есть емкостный делитель. Этот вид устройств является пассивным, так как не добавляет мощности. Но хорошо справляется с контролем проходящей энергии по сети и выдает высокий КПД.

• Двухобмоточный. Имеет две обмотки. Он может преобразовывать одно напряжение U1 в другое U2.

• Трехобмоточный. Имеет кроме первичной обмотки еще две вторичные. Отлично заменяет два двухобмоточных прибора, что выгодно с точки зрения экономии затрат на приобретение электрооборудования.

Деформации и напряжения при сварке: причины, виды, способы устранения

В производстве металлоконструкций самые надежные и долговечные соединения обеспечивает сварочная технология при условии безошибочного проведения работ. Если же хоть незначительно нарушаются технологии процесса, то в создаваемой конструкции формируются деформации и напряжения при сварке. При этом искривляются формы, возникают неточности в размерах изделия, что делает невозможным качественное выполнение функциональных задач.

Что являют собой напряжения и деформации

Появлением напряжений и искажений сопровождается любое силовое воздействие на металлическое изделие. Силу, которая оказывает давление на единицу площади называют напряжением, а нарушение целостности форм и размеров в результате силовой нагрузки называют деформацией.

Напряжение может быть вызвано физическим усилием сжимающего, растягивающего, срезающего или изгибающего характера. Когда сварочные напряжения и деформации превышают допустимые значения, то это влечет за собой разрушению отдельных элементов и всей конструкции.

Почему образуются деформации и напряжения

Деформации при сварке появляются из-за вызванных разными факторами внутренних напряжений. Причины таких нарушений условно разделяют на две большие категории: основные (неизбежные), которые всегда присутствуют при сварочных работах и сопутствующие, которые подлежат устранению.

Причины неизбежные

Группу основных составляют следующие причины возникновения напряжений и деформаций при сварке:
структурные видоизменения, провоцирующие развитие сжимающих и растягивающих напряжений. Довольно часто при охлаждении изделий, выполненных из высокоуглеродистых и легированных стальных сплавов при нарушается зернистая структура металлов и размеры самих деталей.

В результате меняется первоначальный объем металла, что собственно и поднимает внутреннее напряжение;

• неравномерный прогрев. В процессе сварки нагревается только задействованный участок металла, при этом он расширяется и оказывает влияние на менее нагретые слои. Образующаяся вследствие прерывистого прогрева высокая концентрация напряжений в сварных соединениях в основном зависит от показателей линейного расширения, степени теплопроводности и температурного режима. Чем выше эти показатели, тем меньшей является теплопроводность металла и соответственно возрастают риски неточностей сварочном шве;
• литейная усадка, когда объем металла заметно уменьшается из-за его кристаллизации. Объясняется это тем, что в расплавленном металле под влиянием усадки образуется сварочное напряжение, которое может быть одновременно поперечным и продольным.

Не только внешние силовые воздействия способны спровоцировать напряжение при сварке. Металлическим сплавам характерны также свои собственные напряжения и деформации, которые разделяются на остаточные и временные. Первые возникают вследствие пластичной деформации и даже после охлаждения конструкции они в ней остаются. Когда появляются временные сварочные деформации? Непосредственно в процессе сваривания в прочно зафиксированном изделии.

Сопутствующие причины

Кроме основных существуют также побочные причины возникновения деформаций при сварке. К таковым относят:

• отклонение от технологических нормативов, например, использование не подходящих для конкретного случая электродов, нарушение режимов сварки, недостаточная подготовка изделия к сварочному процессу и другие;
• несоответствие конструктивных решений: частое пересечение между собой сварных соединений или недостаточное расстояние между ними, неточно подобранный тип шва и т. д.;
• отсутствие опыта и соответственных знаний у сварщика.

Что из перечисленного вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях? Любое неправильное действие приводит к технологическим дефектам шва, в частности к появлению трещин, пузырей, непроваров и других браков.

Виды деформаций и напряжений

Различают разные виды напряжений в зависимости от характера их возникновения, периода действия и других факторов. В таблице ниже показано что вызывает концентрацию напряжений в сварных соединениях и какими они бывают.

Характер возникновения	Тип напряжения	Чем вызвано нарушение
В соответствии причины появления	Тепловые	Неравномерный прогрев из-за перепада температур в процессе сварки
	Структурные	Изменения в структуре металла при нагревании его выше предельно допустимой температуры
По времени существования	Временные	Образуются при фазовых видоизменениях, но постепенно исчезают вследствие охлаждения
	Остаточные	Даже после ликвидации причин их появления присутствуют в изделии
По охватываемой площади	Действующие в пределах всей конструкции
	Действующие только в зернах структуры материала
	Присутствующие в кристаллической решетке металла
По направленности действия	Продольные	Образуются вдоль линии сварочного шва
	Поперечные	Располагаются перпендикулярно к оси соединения
По виду напряженного состояния	Линейные	Только в одном направлении распространяется действие
	Плоскостные	Образуются в двух разных направлениях
	Объемные	Оказывают одновременно трехстороннее воздействие

Виды деформаций при сварке бывают:

• местные и общие. Первые возникают на отдельных участках и изменяют только часть изделия. Вторые проводят к изменению размера всей конструкции и искривлению ее геометрической оси;
• временные и конечные. Возникающие в конкретный момент сварочные деформации называют временными, а те, которые после полного охлаждения изделия остаются в нем — остаточными;
• упругие и пластичные. Когда после сварки размер и форма конструкции полностью восстанавливаются, деформация упругая, если дефекты остаются — пластичная.

Деформации металла возможны как в плоскости сварной конструкции, так и вне нее.

Тестирование сварных швов и расчет деформаций

С целью определения прочности и надежности шва, и выявления возникших дефектов проводится тестирование сварных соединений. Такой контроль позволяет своевременно обнаружить браки и оперативно их устранить.

Для выявления изъянов используют следующие типы контроля:

• разрушающий. Позволяет исследовать физические качества сварного шва, активно применятся на производственных предприятиях;
• неразрушающий. Проводится посредством внешнего осмотра, капиллярного метода, магнитной или ультразвуковой дефектоскопии, контролем на проницаемость и другими способами.

При производстве конструкций с применением сварки одним из важных нюансов является точное определение возможных деформаций и напряжений. Их наличие приводит к отклонениям от первоначальных размеров и форм изделий, понижает прочность конструкций и ухудшает эксплуатационные качества.

Расчет сварочных напряжений и деформаций позволяет проанализировать разные варианты проведения сварочных операций и спланировать их последовательность так, чтобы в процессе работ конструкция подвергалась минимальным напряжениям и образованию дефектов.

Способы устранения сварочных напряжений

Дли ликвидации напряжений проводят отжиг или же используют механические методы. Наиболее прогрессивным и действенным считается отжиг. Применяется метод в случаях, когда к геометрической точности всех параметров изделия выдвигаются сверхвысокие требования.

Отжиг может быть общим или местным. В большинстве случаев проводят процедуру при температуре 550-680°С. Весь процесс проводится в три этапа: нагрев, выдержка и остывание.

Из механических способов чаще всего используется прокатка, проковка, техника вибрации и обработка взрывом. Проковка проводится с применением пневмомолота. Для виброобработки используют вызывающие вибрацию устройства, у которых в течение нескольких минут 10-120 Гц составляет резонансная частота.

Способы устранения деформации

Деформация металла при сварке устраняется термомеханической, холодной механической и термической правкой с общим или местным нагревом. При полном отжиге конструкция прочно фиксируется в специальном устройстве, которое на требуемые участки образует давление. После закрепления изделие помещается в печь для нагрева.

Принцип термического способа состоит в том, что в процессе охлаждения металл сжимается. Растянутый участок нагревают с помощью дуги или горелки таким образом, чтобы холодным оставался окружающий сплав. Это препятствует сильному расширению горячего участка. В процессе остывания конструкция выпрямляется. Метод идеально подходит для правки листовых полос, балок и других изделий.

Холодная правка проводится с применением постоянных нагрузок, которые образуют с помощью разнообразных прессов, валков для прокатки длинных конструкций. В сильно растянутых конструкциях для ликвидации деформаций используют термическую правку. Сперва собираются излишки металла, после чего проблемные участки прогреваются.

Какой из методов считается самым лучшим? Однозначного ответа здесь не существует. При выборе технологии следует учитывать тип, размеры и формы металлического изделия, какие особенности вызвали деформации и сварочные напряжения, и деформации, возникшие в плоскости или снаружи. Также внимание стоит обратить на эффективности методики и предстоящих трудозатратах.

Как предотвратить возникновение напряжений и деформации

Чтобы повысить качество конструкций и предотвратить образование браков, следует знать от чего зависит величина деформации свариваемого металла.

Понизить напряжения в процессе сварочных работ и предотвратить деформации можно, если придерживаться следующих правил:

• при проектировании сварной конструкции сперва нужно провести расчет сварочных деформаций, что позволит правильно сформировать сечения швов и предусмотреть на отдельных участках изделия необходимые для усадки припуски;
• швы нужно выполнять симметрично к профильным осям всего изделия и отдельных его деталей;
• очень важно, чтобы в одной точке не было пересечений более чем трех швов;
• перед свариванием конструкцию необходимо проверить на соответствие расчетам величин зазоров в стыках и общих размеров;
• понизить остаточную деформацию можно, если создать в соединении искусственную деформацию, противоположную по знаку от выполняемой сварки. Для этого применяется общий или местный подогрев конструкции;
• при выполнении длинных швов применять обратноступенчатый способ на проход;
• использовать теплоотводящие прокладки или охлаждающие смеси, способные уменьшить зону разогрева;
• накладывать швы таким образом, чтобы последующее соединение вызывало обратные от предыдущих швов деформации;
• подбирать для вязких металлов такие сварочные техники, которые способны понизить конечные деформации.

Нужно понимать, чтобы понизить к минимуму деформации при сварке, причины их возникновения и меры предупреждения непосредственно повязаны между собой. Поэтому вначале нужно провести все расчеты и подготовительные работы, и только после этого приступать к процессу сваривания металлоконструкций.

Методы противодействия сварочным деформациям и напряжениям

Намного проще предотвратить проблему, нежели ее устранять. Касается это также сварочных работ. Чтобы не столкнуться с устранением брака, а также избежать лишних финансовых затрат следует обратить внимание на некоторые меры борьбы со сварочными напряжениями и деформациями.

Сопроводительный и предварительный подогрев

Выполнение таких видов подогрева улучшает качественные характеристики шва и прилегающих к нему участков. Также метод способствует уменьшению остаточного напряжения и пластических деформаций. Применяют подогрев для склонных к возникновению кристаллизационных трещин и закалке сталей.

Наложение швов в обратно ступенчатом порядке

Если длина шва превышает 1000 миллиметров, то следует разбить его на отдельные участки протяжностью 100-150 мм каждый и вести их нужно противоположно к направлению сварки. Применение такого способа позволяет достичь равномерного нагревания металла и существенно понизить деформацию, что нельзя отнести к случаю последовательного наложения.

Проковка швов

Как холодный, так и нагретый металл можно проковывать. Металл от силы удара разжимается в разные стороны, понижая таким образом растягивающее напряжение. Если конструкция создана из склонного к появлению закалочных структур металла, то на таких изделиях проковка не выполняется.

Выравнивание деформаций

Сущность способа состоит в подборе порядка выполнения швов. При этом каждое последующий шов должен создавать противодействующую деформацию предыдущему соединению. Очень актуально это при сваривании двусторонних соединений.

Жесткое крепление деталей

В течение всего процесса сварки обрабатываемые детали необходимо жестко и прочно закреплять в кондукторах. Вынимать можно только после полного охлаждения. Следует обратить внимание, что у такого метода есть один недостаток — повышенные риски появления внутренних напряжений.

Термическая обработка

Улучшает механические характеристики шва и расположенных вблизи участков, выравнивает структуру соединения, понижает внутренние напряжения. Термическая обработка состоит из разных операций: отпуск, отжиг (полный или низкотемпературный), нормализация.

Наилучшим способом обработки для сварных изделий считается нормализация, особенно хорошо подходит метод для изделий из низкоуглеродистых сталей.

Интересное видео

Качество напряжения.Виды аномалий.

Качество электроэнергии. ГОСТ 13109. Виды нарушений.

С постоянным ростом степени автоматизации производства, внедрением новых машин и механизмов, остро встает проблема питания оборудования, чувствительного к качеству напряжения. Проблема низкого качества электроэнергии может приводить к значительным убытками, связанными с отказами и сбоями в работе технологического оборудования и как следствие, снижением объемов выпуска продукции, а также выходом оборудования из строя.

Согласно ГОСТ 13109-97 существует 11 показателей качества электроэнергии:

• установившееся отклонение напряжения;
• размах изменения напряжения;
• доза фликера;
• коэффициент искажения синусоидальности кривой напряжения;
• коэффициент n-ой гармонической составляющей напряжения;
• коэффициент несимметрии напряжений по обратной последовательности;
• коэффициент несимметрии напряжений по нулевой последовательности;
• отклонение частоты;
• длительность провала напряжения;
• импульсное напряжение;
• коэффициент временного перенапряжения.

Наиболее часто на предприятиях встречаются следующие проблемы качества электроэнергии:

1. Перепады напряжения

Перепады напряжения — основная проблема с качеством электроэнергии в наших сетях. Перепады на-пряжения – кратковременное уменьшение амплитуды питающего напряжения вызывающее сбои в чувст-вительном оборудовании таком, как частотно регулируемые приводы, реле, и роботы. Перепады напряжения часто случаются из-за запуска электродвигателей, включения конденсаторов.

2. Пропадания напряжения

Пропадание напряжения – проблема с качеством электроэнергии проявляющаяся как снижение напряжения в сети до нуля, связанная со сбоями генерирующего и передающего оборудования. Пропадание напряжения может вызываться погодными условиями, коммутациями реклоузеров. Пропадание напряжения может быть на 1 или нескольких фазах, имеет короткую продолжительность менее 30 секунд.

3. Фликер напряжения

Фликер — субъективное восприятие человеком колебаний светового потока искусственных источников освещения, вызванных колебаниями напряжения в электрической сети, питающей эти источники. Колебания напряжения вызываются изменяющейся мощностью, а следовательно и током нагрузки, что вызывает изменение падения напряжения на внутреннем сопротивлении источника питания. При прочих равных условиях чем выше внутреннее сопротивление источника питания, тем выше доза фликера. Эффект фликера вызывает такое оборудование как сварочные трансформаторы, камнедробилки, лесопильные производства, металлорежущие станки. Эта аномалия с качеством электроэнергии может вызвать видимое изменение яркости ламп освещения, а также вызывать сбои в работе оборудования.

Для определения параметров качества электроэнергии существуют специальные приборы – анализаторы электропотребления, или анализаторы качества электроэнергии. Проведение измерений данными приборами позволяет выяснить качество электроэнергии на предприятии, определить источники возможных проблем.

Матик-электро предлагает проведение замеров качества электроэнергии. В своей работе мы используем высокоточный японский анализатор качества электроэнергии HIOKI 3196. Этот прибор позволяет измерять все показатели качества электроэнергии, определенные в ГОСТ 13109.

В случае, если у Вас уже есть данные с приборов учета АСКУЭ, АСТУЭ или же собственных анализаторов качества электроэнергии, наши специалисты бесплатно проведут анализ и выдадут рекомендации по улучшению качества электроэнергии и компенсации реактивной мощности.

Если же Вам требуется провести не детальные замеры качества электроэнергии в соответствии с ГОСТ 13109-97, а выяснить потребление реактивной мощности для последующей ее компенсации, то наша компания может предложить цифровые итальянские мультиметры Lovato Electric серии DMK и DMG. В комплекте с токоизмерительными клещами, эти приборы могут измерять все показатели качества электроэнергии, кроме фликера.
Мультиметры DMK и DMG в комплекте с токоизмерительными клещами являются функциональным и вместе с тем недорогим решением для проведения повседневного контроля качества электроэнергии.

Simple English Wikipedia, бесплатная энциклопедия

Подключение высоковольтного кабеля

Напряжение заставляет электрические заряды двигаться. Это «толчок», который заставляет заряды двигаться в проводе или другом электрическом проводнике. Это можно рассматривать как силу, толкающую заряды, но это не сила. Напряжение может вызывать перемещение зарядов, а поскольку движущиеся заряды представляют собой ток, напряжение может вызывать ток.

Разница электрических потенциалов — это научный термин, который обычно называют напряжением.Неформально разность напряжений или электрических потенциалов иногда называют «разностью потенциалов». В некоторых случаях напряжение также называют электродвижущей силой (ЭДС).

Напряжение — это разность электрических потенциалов, разность электрических потенциалов между двумя точками. Единицей измерения разности электрических потенциалов или напряжения является вольт. Вольт назван в память об Алессандро Вольта. Один вольт равен одному джоулю на кулон. Символ единицы вольт пишется с заглавной буквы V, как в (9V).Согласно правилам Международной системы единиц, символ единицы с названием, производным от имени собственного лица, пишется в верхнем регистре.

Обратите внимание, что вольт и напряжение — это две разные вещи. Вольт — это единица измерения, с помощью которой мы что-то измеряем. И электрический потенциал, и напряжение — это то, что мы измеряем, и вольт является единицей измерения для обоих. Обозначение единицы вольт пишется через V (9 В или 9 В). Когда в формуле используется напряжение, ее можно набирать курсивом, например.г., V = 9V {\ displaystyle V = 9 \, {\ text {V}}} или написано курсивом. Если есть только однобуквенный символ, можно использовать строчную букву v, например, напряжение = ток × сопротивление {\ displaystyle {\ text {Voltage}} = {\ text {current}} \ times {\ text { сопротивление}}} или v = ir {\ displaystyle {\ text {v}} = {\ text {ir}}}. Инженеры-электрики используют символ e {\ displaystyle e} для обозначения напряжения, например, e = ir {\ displaystyle e = ir}, чтобы сделать разницу между напряжением и вольтами очень четкой.

Технически, напряжение — это разность электрических потенциалов между двумя точками и всегда измеряется между двумя точками.например между положительным и отрицательным концами батареи, между проводом и землей или между проводом или точкой цепи и точкой в ​​другой части цепи. В повседневном использовании бытовой электросети в США напряжение чаще всего составляет 120 В. Это напряжение измеряется от электрического провода до земли.

Обратите внимание, что для передачи мощности (энергии) должны присутствовать как напряжение , так и ток . Например, на проводе может быть высокое напряжение, но, если он не подключен, ничего не произойдет.Птицы могут приземлиться на высоковольтные линии, такие как 12 кВ и 16 кВ, и не погибнуть, потому что ток не проходит через птицу.

Существует два типа напряжения: постоянное и переменное. Напряжение постоянного тока (напряжение постоянного тока) всегда имеет одинаковую полярность (положительную или отрицательную), например, в батарее. Напряжение переменного тока (напряжение переменного тока) меняется между положительным и отрицательным. Например, напряжение в сетевой розетке меняет полярность 60 раз в секунду (в Америке) или 50 раз в секунду (в Великобритании и Европе).Постоянный ток обычно используется для электроники, а переменный ток — для двигателей.

Напряжение — это изменение электрического потенциала между двумя точками.
или изменение электрической потенциальной энергии на кулон между двумя точками.

V = Δ (EPE / q) = (EPE / q) 2- (EPE / q) 1 {\ displaystyle V = \ Delta (EPE / q) = (EPE / q) _ {2} — (EPE / q) _ {1}}

Где В = напряжение, EPE = электрическая потенциальная энергия, q = заряд, ∆ = разница в.

Напряжение всегда измеряется между двумя точками, и одну из них часто называют «землей» или точкой нулевого напряжения (0 В).В большинстве электрических установок переменного тока есть заземление. Подключение к реальной земле осуществляется через водопроводную трубу, заземляющий стержень, закопанный или вбитый в землю, или удобный металлический провод (не газовая труба), закопанный под землей. Это соединение выполняется в точке входа электрической системы в здание, на каждом полюсе, где есть трансформатор на улице (часто на электрическом столбе), и в других местах в системе. Вся планета Земля используется как точка отсчета для измерения напряжения.В здании это заземление подводится к каждому электрическому устройству по двум проводам. Один из них — это «заземляющий провод» (зеленый или неизолированный провод), который используется в качестве защитного заземления для соединения металлических частей оборудования с землей. Другой используется в качестве одного из электрических проводников в цепях системы и называется «нейтральным проводником». Этот провод, имеющий потенциал земли, замыкает все цепи, передавая ток от любого электрического оборудования обратно к точке входа системы в здания, а затем к трансформатору, обычно на улице.Во многих местах за пределами зданий отпадает необходимость в проводе для замыкания цепей и передачи тока от зданий к генераторам. Обратный путь, по которому проходит весь ток, — это сама земля.
В цепях постоянного тока отрицательный конец генератора или батареи часто называют «землей» или точкой нулевого напряжения (0 В), даже если соединение с землей может быть, а может и не быть. На одной печатной плате (PCB) может быть несколько заземлений, например, с чувствительными аналоговыми схемами, эта часть схемы может использовать «аналоговое заземление», а цифровая часть — «цифровое заземление».
В электрическом оборудовании точкой 0 В может быть металлическое шасси, называемое заземлением шасси, или соединение с фактическим заземлением, называемое заземлением, каждое из которых имеет свой собственный символ, используемый в электрических схемах (схемах).

Некоторые из инструментов для измерения напряжения — вольтметр и осциллограф.

Вольтметр измеряет напряжение между двумя точками и может быть установлен в режим постоянного или переменного тока. Вольтметр может измерять, например, напряжение постоянного тока батареи (обычно 1.5 В или 9 В) или напряжение переменного тока от сетевой розетки на стене (обычно 120 В).

Для более сложных сигналов можно использовать осциллограф для измерения постоянного и / или переменного напряжения, например, для измерения напряжения на динамике.

Напряжение или разность потенциалов от точки a до точки b — это количество энергии в джоулях (в результате действия электрического поля), необходимое для перемещения 1 кулон положительного заряда из точки a в точку b. Отрицательное напряжение между точками a и b — это напряжение, при котором для перемещения отрицательного заряда из точки a в b требуется 1 кулон энергии.Если вокруг заряженного объекта существует однородное электрическое поле, отрицательно заряженные объекты будут притягиваться к более высоким напряжениям, а положительно заряженные объекты будут притягиваться к более низким напряжениям. Разность потенциалов / напряжение между двумя точками не зависит от пути, пройденного от точки a до b. Таким образом, напряжение от a до b + напряжение от b до c всегда будет равно напряжению от a до c.

Типы электрических услуг и напряжения

На этой странице описаны различные типы коммунальных электросетей и напряжения питания.Номинальное напряжение питания системы, указанное ниже, может изменяться на ± 10% или более. Модели счетчиков WattNode ^® доступны в семи различных версиях, которые охватывают весь диапазон типов электрических услуг и напряжений. Новый WattNode Wide-Range Modbus охватывает 100-600 В переменного тока, звезду и треугольник, однофазный и трехфазный с одной моделью. Измерители и трансформаторы тока предназначены для использования в системах с частотой 50 или 60 Гц.

Классификация электрических услуг

Системы распределения электроэнергии переменного тока можно классифицировать по следующим признакам:

• Частота: 50 Гц или 60 Гц
• Количество фаз: одно- или трехфазное
• Количество проводов: 2, 3 или 4 (без учета защитного заземления)
• Нейтраль присутствует:
  • Звезда подключенные системы имеют нейтраль
  • Системы, подключенные по схеме Delta , обычно не имеют нейтрали
• Классы напряжения: (ANSI C84.1-2016)
  • Низкое напряжение: 1000 В или менее
  • Среднее напряжение: более 1000 В и менее 100 кВ
  • Высокое напряжение: больше 100 кВ, но равно или меньше 230 кВ
  • Сверхвысокое напряжение : более 230 кВ, но менее 1000 кВ
  • Сверхвысокое напряжение : не менее 1000 кВ

Линия-нейтраль, звезда	Линейное напряжение звезды или треугольника
120	208
120 1	240
230	400
240	415
277	480
347	600

• Линейное напряжение в трехфазных системах обычно равно 1.В 732 раза больше напряжения между фазой и нейтралью:
• В симметричной трехфазной электрической системе напряжения между фазой и нейтралью должны быть одинаковыми, если нагрузка сбалансирована.
• Примечание: 120 ¹ Относится к трехфазной четырехпроводной схеме подключения по схеме «треугольник».

Общие электрические услуги и нагрузки

• На следующих чертежах символы катушек представляют вторичную обмотку сетевого трансформатора или другого понижающего трансформатора. Нормы электрических правил в большинстве юрисдикций требуют, чтобы нейтральный проводник был соединен (подключен) с заземлением на входе в электрические сети.

Однофазный трехпроводной

Также известна как система Эдисона, с расщепленной фазой или нейтралью с центральным отводом. Это наиболее распространенная услуга по проживанию в Северной Америке. Линия 1 к нейтрали и линия 2 к нейтрали используются для питания 120-вольтного освещения и подключаемых нагрузок. Линия 1 — линия 2 используется для питания однофазных нагрузок на 240 вольт, таких как водонагреватель, электрическая плита или кондиционер.

Трехфазная четырехпроводная звезда

Самый распространенный в Северной Америке электроснабжение коммерческих зданий — это звезда на 120/208 вольт, которая используется для питания 120-вольтных нагрузок, освещения и небольших систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха.В более крупных объектах напряжение составляет 277/480 вольт и используется для питания однофазного освещения на 277 вольт и больших нагрузок HVAC. В западной Канаде распространено напряжение 347/600 В.

Трехфазный трехпроводной треугольник

Используется в основном на промышленных предприятиях для обеспечения питания нагрузок трехфазных электродвигателей, а также в системах распределения электроэнергии. Номинальные рабочие напряжения 240, 400, 480, 600 и выше являются типичными.

Загрузить: Типы электрических служб и напряжение (AN-129) (PDF, 3 страницы)

Необычные электрические услуги

Трехфазный, четырехпроводной, треугольник

Также известна как система дельт с высоким или диким участком.Используется на старых производственных предприятиях с нагрузкой в ​​основном трехфазными двигателями и примерно 120-вольтовым однофазным освещением и розетками. Подобно трехфазной трехпроводной схеме, описанной выше, но с центральным ответвлением на одной из обмоток трансформатора для создания нейтрали для однофазных нагрузок на 120 вольт. Двигатели подключаются к фазам A, B и C, а однофазные нагрузки подключаются к фазе A или C и к нейтрали. Фаза B, высокий или дикий полюс, не используется, так как напряжение на нейтрали составляет 208 вольт.

Трехфазный двухпроводной, заземленный в угол треугольник

Используется для снижения затрат на электромонтаж за счет использования служебного кабеля только с двумя изолированными проводниками, а не с тремя изолированными проводниками, используемыми в обычном трехфазном служебном входе.

Международные системы распределения электроэнергии

Модель

Описание	L – N Vac	L – L Vac	Страны	Вт-узел (звезда или треугольник)
1-фазный, 2-проводный 120 В с нейтралью	120	–	США	3Y-208
1-фазный, 2-проводный 230 В с нейтралью	230	–	ЕС, прочие	3Y-400
1-фазный, 2-проводный 208 В (без нейтрали)	–	208	США	3Д-240
1-фазный, 2-проводный 240 В (без нейтрали)	–	240	США	3Д-240
1-фазный, 3-проводный 120/240 В	120	240	США	3Y-208
3-фазный, 3-проводный, 208 В, треугольник (без нейтрали)	–	208	США	3Д-240
3-фазный, 3-проводный 230 В, треугольник (без нейтрали)	–	230	Норвегия	3Д-240
3-фазный, 3-проводный, 400 В, треугольник (без нейтрали)	–	400	ЕС, прочие	3Д-400
3-фазный, 3-проводный 480 В, треугольник (без нейтрали)	–	480	США	3D-480
3-фазный, 3-проводный, 600 В, треугольник (без нейтрали)	–	600	США, Канада	нет 1
3 фазы, 4 провода 208Y / 120 В	120	208	США	3Y-208, 3Д-240
3 фазы, 4 провода 400Y / 230 В	230	400	ЕС, прочие	3Y-400, 3Д-400
3 фазы, 4 провода 415Y / 240 В	240	415	Австралия	3Y-400, 3Д-400
3 фазы, 4 провода 480Y / 277 В	277	480	США	3Y-480, 3D-480
3-фазный, 4-проводный 600Y / 347 В	347	600	США, Канада	3Y-600
3-фазный 4-проводный треугольник 120/208/240 Дикая фаза	120, 208	240	США	3Д-240
3-фазный 4-проводный треугольник 240/415/480 Дикая фаза	240, 415	480	США	3D-480
Трехфазное соединение, заземленное треугольником 208/240	–	240	США	3Д-240
Трехфазное соединение, заземленное треугольником 415/480	–	480	США	3D-480

• ¹ Используя трансформаторы напряжения (ТТ), счетчики WattNode могут измерять дельта-сигнал 600 В, а также сети среднего и высокого напряжения.

Вопросы

• Появляются ли 3Y-600 и 3D-600 в США или только в Канаде?
  • Да, в обеих странах используются соединения 600 вольт и треугольник, но в США они менее распространены.
• Какие услуги используются в Канаде?
  • В основном обслуживает звезду на 208/120 В и 600/347 В, а иногда и на треугольник с напряжением 600 В.

См. Также

7 типов уровней напряжения ELV LV MV HV EHV Сверхвысокое напряжение

Различные типы уровней напряжения:

В системах передачи и распределения энергосистемы используются другие типы обозначений напряжения.Посмотрим тип напряжения.

• Номинальное напряжение
• Номинальное напряжение
• Сверхнизкое напряжение
• Низкое напряжение
• Среднее напряжение
• Высокое напряжение
• Сверхвысокое напряжение

Номинальное напряжение:

Максимальное стандартное напряжение, которое может вырабатывать электростанция, называется номинальным напряжением с учетом запаса прочности. Номинальное напряжение обычно считается максимальным напряжением генератора.

Номинальное напряжение:

Заранее определенное системное напряжение называется номинальным напряжением.то есть генератор переменного тока рассчитан на выработку 11 кВ + или — 5%, но он выдает 11. 1 кВ означает, что номинальное напряжение генератора составляет 11 кВ, а номинальное напряжение — 11,1 кВ. Мы не можем точно поддерживать работу генератора при номинальном напряжении.

Сверхнизкое напряжение:

Уровень напряжения ниже 70 В называется сверхнизким напряжением. Человек может прикоснуться к токоведущему проводнику и не причинит вреда. Но во влажных условиях человек может испытать легкий шок.

Пример: Аксиллярное питание электронного инструмента, 12 В, батарея 24 В, выход для зарядного устройства телефона, медицинское оборудование и т. Д.

Низкое напряжение:

Уровень напряжения составляет от 70 до 600 вольт, что называется низким напряжением.Человек не трогает эти провода под напряжением нормальной рукой. В условиях повышенной влажности человек получает опасное потрясение, которое приводит к стадии комы или смерти.

Пример: Электропитание бытовых или бытовых приборов, однофазное или двухфазное, электродвигатель 230 В, 440 В и 110 В, домашний генератор и т. Д.

Среднее напряжение

ANSI / IEEE 1585-2002 относится к: среднему напряжению (0,6 кВ — 33 кВ), а IEEE Std 1623-2004 относится к: устройствам, рассчитанным на среднее напряжение (1 кВ — 33 кВ).[Предполагается, что это ac.]

Пример: Сельские линии электропередачи, Промышленное распределение электроэнергии, автоматические выключатели от 690 В до 33 кВ.

Высокое напряжение:

Уровень напряжения от 33 кВ до 220 кВ называется высоким напряжением. Кроме того, линия передачи высокого напряжения называется линиями передачи высокого напряжения.

Пример: Тяжелые опоры передачи

Что такое сверхвысокое напряжение:

Сверхвысокое напряжение добавляется в соответствии с требованиями потребителя.Обычно уровень напряжения от 220 кВ до 760 кВ называется сверхвысоким напряжением.

Пример для 400 кВ: Линия Дехар — Панипат

Пример для 760 кВ: Анпара — Уннао

Сверхвысокое напряжение:

Линии сверхвысокого напряжения — это не что иное, как уровень напряжения выше 800 кВ, который называется сверхвысоким напряжением.

Пример: 1200 кВ Bina National

Как определить уровень напряжения башни при использовании фарфорового изолятора:

В Индии для передачи энергии используются в основном фарфоровые изоляторы.Изолятор состоит из дисков, каждый из которых может выдерживать напряжение до 12 кВ. Посмотрите на изображение фарфорового изолятора 66кВ.

Изолятор состоит из 8 дисков, каждый из которых выдерживает напряжение до 12 кВ. Отсюда 8 * 12кВ = 96кВ.

Рассчитано на основе линейного напряжения + допуск 15% + один дополнительный диск для безопасности.

Следовательно, 66 кВ + 9,9 кВ + 12 кВ = 87,9 кВ. Следовательно, согласно нашим расчетам, нам необходимо установить диск 9.

Идентификация уровня напряжения

Разница между высоким, средним и низким напряжением

Классификация напряжений Высокое, среднее и низкое напряжение — это термины, которые мы чаще всего слышим, когда говорим о классификации напряжения.С международной точки зрения, эти классификации и диапазоны меняются в зависимости от того, где вы живете. В США Национальный электротехнический кодекс (NEC) и Национальная ассоциация производителей электрооборудования (NEMA) содержат руководящие принципы и стандарты, которые охватывают все классификации напряжения. Американский национальный институт стандартов (ANSI) курирует создание, распространение и использование тысяч руководств и стандартов, влияющих на бизнес. Каждая отрасль соответствует применимым нормам.

И ANSI, и код NEC являются приобретенными публикациями. Портал электротехники (EEP) предоставляет подробную информацию о стандартах ANSI C84.1-1989. В этом документе напряжения делятся на пять классификаций. Эти классификации можно объединить в следующие категории:

• Высокое (HV), сверхвысокое (EHV) и сверхвысокое напряжение (UHV) — от 115000 до 1100000 В переменного тока
• Среднее напряжение (MV) — от 2400 до 69000 В переменного тока
• Низкое напряжение (LV) — от 240 до 600 В переменного тока

Компания Generac выпустила технический документ под названием «Обзор генерации среднего напряжения на месте».В официальном документе NEC сравнивается со стандартами ANSI. На нем размещены следующие стандарты напряжения NEC:

• High Distribution — от 1000 до 4160 вольт
• Среднее распределение — от 50 до 1000 вольт
• Низкое распределение — от 0 до 49 В

Приведенные выше списки иллюстрируют классификацию изменений уровня напряжения в зависимости от регулирующего органа. Generac заявляет, что генераторы с напряжением ниже 600 вольт и равным ему относятся к среднему напряжению, а генераторы с напряжением более 600 вольт — к высокому напряжению.Генераторы, вырабатывающие 4160 В, распространены во многих отраслях промышленности для больших двигателей, требующих высокого напряжения. Резервный генератор подает напряжение в отдельную сеть.

Обычно напряжение на складе генератора составляет 4160 В переменного тока, 480 В переменного тока, 12 470 В переменного тока и 13 800 В переменного тока. При отключении электроэнергии на промышленном объекте резервный генератор подает питание на распределительные панели и панели управления для непрерывной работы. Более высокие напряжения от генератора понижаются трансформаторами. Приведенный ниже контент предоставляет информацию по каждой категории информации.

ПРИМЕЧАНИЕ:
Содержание этого документа предназначено только для информационного использования. Всегда консультируйтесь с сертифицированным специалистом при проектировании и работе с электрическим оборудованием. Никогда не работайте в цепях под напряжением и не выполняйте обязанности, для которых вы не имеете квалификации.

Высокое, сверхвысокое и сверхвысокое напряжение

Высокое и сверхвысокое напряжение связано с передачей питания от электростанции. Причина передачи мощности на высоких и сверхвысоких уровнях напряжения заключается в повышении эффективности.Более низкий ток, сопровождающий передачу высокого напряжения, позволяет использовать более тонкие и легкие кабели. Это снижает затраты на строительство башни и линии электропередач. Высокое напряжение составляет от 115 000 до 230 000 В переменного тока, а сверхвысокое напряжение — от 345 000 до 765 000 В переменного тока.

Соединенные Штаты пропускают до 500 000 вольт по высоковольтной сети. Для высоких напряжений требуются специальные коммутационные и распределительные щиты. В диспетчерских есть резервные возможности коммутации. Они могут управляться дистанционно или помещаться в руководство для обслуживания и тестирования отдельных систем питания.Подстанции обеспечивают пониженное напряжение, распределяемое по определенным территориям. Сверхвысокое напряжение — это напряжение от 765 000 до 1 100 000 В переменного тока. В Китае используется передача наивысшего напряжения — 800 000 В переменного тока. Сегодня они разрабатывают систему на 1 100 000 В переменного тока с использованием кабелей, рассчитанных на 1 200 000 В переменного тока.

Средние напряжения и промышленность

Крупные промышленные комплексы и заводы, которым требуется значительное количество электроэнергии, часто используют средние напряжения питания. Электрический вариационный анализ показывает, что напряжение обратно пропорционально силе тока.Это означает, что при повышении напряжения сила тока уменьшается для завершения операции.

Двигатели и электрическое оборудование, предназначенные для работы с более высоким напряжением, потребляют меньше электроэнергии и более экономичны в эксплуатации. Большинство первичных подстанций не получают от электросети более 35 000 В переменного тока. Первичная подстанция может подавать пониженную мощность на вторичные подстанции или в отдельное здание.

Вторичная подстанция распределяет мощность, полученную от первичной подстанции.Вторичные подстанции могут иметь понижающие трансформаторы для дальнейшего понижения мощности для распределения на панель управления для распределения по всему объекту. Подстанции обычно расположены в зонах, которые могут обслуживать одно или несколько зданий на территории.

Алюминиевая компания Америки (ALCOA) Warrick Operations является примером крупной отрасли, потребляющей огромное количество энергии. Они расположены в Южной Индиане и имеют автономную электростанцию. Они вырабатывают электроэнергию с помощью угольной электростанции, расположенной на реке Огайо.Они перерабатывают алюминиевые слитки в рулонные алюминиевые листы, которые используются на заводах, которым требуется склад алюминиевых банок. Слитки плавятся в больших электроплавильных печах, а затем обрабатываются с помощью ряда операций для получения правильной толщины заготовки.

Любому заводу, который использует источник среднего напряжения для подстанции, требуется аварийный или резервный источник питания. Нередко можно увидеть генераторы, вырабатывающие 13 800 В переменного тока. Источник напряжения идеально подходит для малых и средних подстанций и вторичных подстанций.При надлежащей поддержке генератора комплекс может продолжать работать во время перебоев в подаче электроэнергии. Предлагаются в различных стилях дизайна, включая установленные, звукопоглощающие корпуса и переносные устройства. Переносные агрегаты заключены в звукопоглощающие кожухи на прицепе, тянущемся полуприцепом.

Низковольтное питание и управление

Низкое напряжение имеет множество значений в электрическом / электронном мире. Общее практическое правило заключается в том, что все, что ниже 600 вольт, считается низким напряжением.Заводы, использующие автоматизацию, могут использовать несколько напряжений. Разделение использования электроэнергии на источники питания и средства управления помогает понять использование. Каждое подразделение выполняет миссию, критически важную для работы фабрики. Оба должны работать на продакшене.

Поставка
Заводы, которым требуется подача среднего или высокого напряжения от электросети, могут иметь выделенную подстанцию. Эти подстанции понижают уровни напряжения и распределяют их по зданиям по всей территории.

Однако не всем предприятиям требуется высокое или среднее напряжение. Некоторые требуют от электросети низкого напряжения 240, 480 или 600 В переменного тока. В этом случае мощность направляется непосредственно в распределительную систему завода.

Органы управления
Система или машина, использующая низкое напряжение для управления оборудованием с более высоким напряжением, являются основой системы управления. Программируемый логический контроллер (ПЛК) — обычное дело в этих системах. ПЛК получает входные данные от датчиков через входную часть ввода / вывода.Выходы рассчитываются и отправляются через выходную секцию ввода / вывода. Оба входа и выхода — 12 или 12 В постоянного тока в зависимости от конструкции системы.

Выход может быть направлен на реле с катушкой постоянного тока и контактами переменного тока. Когда реле получает сигнал постоянного тока, его контакты замыкаются. Это активирует оборудование или компонент до тех пор, пока триггерный сигнал не будет удален входом / выходом.

Электроэнергия требуется всем предприятиям. Когда электроэнергия пропадает, промышленность останавливается без резервного генератора надлежащего размера.Мы предлагаем генераторы широкого диапазона стилей, которые могут удовлетворить большинство потребностей. Перед продажей наши бывшие в употреблении генераторы проходят проверку по 31 пункту. Перейдите в Инвентарь, чтобы просмотреть список имеющихся на складе генераторов. Часто мы можем отправить генератор в течение 24 часов с момента покупки.

>> Вернуться к статьям и информации <<

Электрические напряжения — электрические 101

Схемы подключения питания 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 В

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 США и Канады 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 (выключателям, розеткам, 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, фаза синусоида

Синусоидальная фаза 120 В, фаза B

диапазонов напряжения и электричество в вашем доме

Для большинства из нас единственная проблема с электричеством в наших домах — есть ли оно у нас или нет.Кроме того, это простой вопрос о наличии достаточного количества розеток и «Если я отключу этот шнур, отключится ли что-то важное?» Но что на самом деле происходит с электрическими схемами за стенами? Почему летом гаснет свет или выключаются приборы? Или во время шторма случаются отключения электроэнергии?

Чтобы ответить на эти вопросы, прежде всего важно понять диапазоны напряжения, действующие в вашем доме.

И еще до этого, что на самом деле подразумевается под термином «напряжение».

При обсуждении электрических цепей часто используется аналогия с резервуарами и трубами, заполненными водой.В этом сценарии электрический ток подобен потоку воды (измеряется в амперах), электрический заряд — это количество воды (измеряется в кулонах), а напряжение — это давление, которое толкает воду, или, точнее, разница в давлении между двумя точками (измеряется в вольтах).

Теперь представьте, что у вас есть два отдельных резервуара для воды, в которых количество воды (заряда) одинаково, но ширина труб разная.

Поскольку оба резервуара содержат одинаковое количество жидкости, давление (напряжение) одинаково.Однако, когда вода выпускается, поток (ток) в более узкой трубе меньше, чем в более широкой.

Это означает, что для получения одинаковых результатов с обоими резервуарами нам придется увеличить количество воды в резервуаре с помощью более узкой трубы, что, в свою очередь, приведет к увеличению давления.

Этот вариант важен для понимания того, как электричество поступает и действует в вашем доме.

Например, подумайте о размерах шнура для всех ваших приборов — теперь сравните размер шнура вашего смартфона с размером шнура сушильной машины.Есть большая разница, правда? Длина и ширина этих шнуров аналогична размеру водопроводных труб в приведенной выше аналогии. Для более крупных предметов, таких как сушилка или кондиционер, потребуется гораздо больше энергии, чем для лампы. Однако, если начальная плата за оба устройства одинакова, ограничение размера шнура становится особенно важным.

Но ширина и длина шнура электроприбора — это не единственное, что регулирует мощность в вашем доме.

Это начинается с вашего автоматического выключателя.

Как работает электричество в вашем доме

Когда электричество впервые попадает в ваш дом, оно проходит через коробку автоматического выключателя и разделяется на различные диапазоны напряжения.

Каждый дом в США и Канаде работает по двухфазной системе, состоящей из 3-х проводов; два линейных провода и один заземляющий. Это означает, что, хотя в ваш дом подается питание 240 В, оно затем делится на главном автоматическом выключателе на две части по 120 В. Эти половинки затем проходят через один из линейных проводов и заземленный центр и используются для питания ваших основных приборов, таких как лампы.

Для более крупных бытовых приборов, таких как электрические плиты или сушилки, питание проходит одновременно через линейные провода и землю при полном напряжении 240 В. Это позволяет системе балансировать между ними при увеличении электрических нагрузок.

Но где эти диапазоны вписываются в общую картину?

Ниже мы создали простое руководство, которое поможет вам лучше понять различные диапазоны напряжения и их терминологию.

Диапазоны напряжения в США и Канаде

Номинальное напряжение: Это стандартное напряжение, производимое энергокомпанией.

Номинальное напряжение: Это максимальное напряжение, которое может безопасно достигаться при работе прибора.

В США и Канаде номинальное напряжение составляет 120/240, , а номинальное напряжение обычно составляет 125/250. Однако номинальное напряжение может варьироваться до 5 процентов с плюсом или минусом.

Выход за пределы номинального и номинального напряжения может стать немного сложнее.

Хотя вы, возможно, видели маркеры напряжения LV (низкое напряжение) , MV (среднее напряжение) , HV (высокое напряжение) или даже ELV (сверхнизкое напряжение) и EHV (сверхнизкое напряжение) High Voltage) , точные значения напряжения для этих диапазонов могут варьироваться в зависимости от того, кого вы спрашиваете.Это связано с различиями в отраслевых стандартах, штатах и ​​рейтингах, установленных Северным электрическим кодексом (NEC) и Институтом инженеров по электротехнике и электронике (IEEE).

Но не волнуйтесь, вы запутаетесь, каждый прибор в вашем доме должен иметь соответствующую маркировку с указанием напряжения, необходимого для его безопасной работы!

И для большинства случаев домашнего использования стандарты National Electric Code (NEC) — единственные, о которых вам нужно беспокоиться. Проще говоря —

• Низкое напряжение (LV) — это диапазон напряжений с низким риском травм и обычно ниже 100 В.Например, если вы прикоснетесь к проводу, по которому идет ток низкого напряжения, сухими руками, вряд ли вас ударит током.
• Высокое напряжение (HV) , с другой стороны, определяется как любое напряжение выше 100 В, которое потенциально может причинить вред.

Вне вашего дома и классификации NEC числа могут быть немного мутными. Однако для домашнего использования они обычно следующие:

Для среднеквадратичного напряжения переменного тока

• Сверхнизкое напряжение (ELV) будет указано как любое напряжение ниже 50 В.
• Низкое напряжение (LV) от 50 В до 1000 В
• Высокое напряжение (HV) : 1000 В и выше.

Для постоянного напряжения

• ELV будет указан как что-либо ниже 120 В
• LV составляет от 120 В до 1500 В
• HV : 1500 В и выше

Если вы все еще не уверены в диапазонах напряжения в вашем собственном доме или опасаетесь, что они могут быть отключены, вы всегда можете приобрести цифровой измеритель напряжения, чтобы проверить свои розетки.

Причина колебаний мощности

Итак, если диапазоны напряжения, поступающие в ваш дом, регулируются, почему колебания мощности все еще происходят?

Скачки напряжения, провалы, отключения и отключения электроэнергии — все это вызвано нарушением стабильных уровней напряжения. Например, отключение или отключение больших устройств, таких как блоки переменного тока или электродвигатели, может вызвать скачки напряжения. Эти приборы потребляют много энергии при использовании, поэтому их остановка может вызвать внезапное повышение уровня напряжения.

Возможно, вы заметили, что ваш свет летом имеет тенденцию гаснуть или выключаться в течение дня. Эти отключения вызваны постоянным снижением уровней напряжения, как правило, по вине энергокомпании. Они делают это, потому что снижение уровней мощности в часы пик — отличный способ предотвратить перегрузки в электрических сетях.

У себя дома вы можете предотвратить это с помощью ограничителей мощности или кондиционеров, которые будут поддерживать стабильный уровень напряжения.

Источники:

Основная теория цепей постоянного тока | Глава 1 — Напряжение, ток, энергия и мощность

Взаимосвязь напряжения и тока

Земля — ​​динамичное место. Объекты движутся, происходят химические реакции, температура повышается и понижается. Это изобилие вечной активности связано с концепцией энергии . Различные формы энергии — тепловая, механическая, химическая и т. Д. — являются проявлениями фундаментальной сущности, которая приводит к физическим изменениям при передаче от одного объекта к другому.

Электричество — это форма энергии, которая возникает в результате существования и движения заряженных частиц, называемых электронами. Когда накопление электронов создает разницу в электрической потенциальной энергии между двумя точками, мы получаем напряжение (в уравнениях напряжение обозначается как V). Если эти две точки соединены проводящим материалом, электроны естественным образом перейдут от более низкого напряжения к более высокому; это движение называется , электрический ток , обозначается I.

Электричество — это особенно удобный и универсальный вид энергии, и это сделало его мощным инструментом в руках бесчисленных умных людей, которые спроектировали все, от большого электрического оборудования до крошечных электронных устройств. Удивительно представить себе разнообразную и сложную функциональность, которая начинается с электрической энергии, которая может передаваться через два небольших медных провода.

Сравнение напряжения и тока

	Текущий	Напряжение
Символ	I	В
Отношения	Ток не может течь без напряжения	Напряжение может существовать без тока
Измерено с	Амперметр	Вольтметр
Установка	А или ампер или сила тока	В или вольт или напряжение
Блок СИ	1 ампер = 1 кулон в секунду	1 вольт = 1 джоуль / кулон (V = W / C)
Поле	Магнитный	электростатический
Последовательное соединение	Ток одинаков для всех	Напряжение распределяется по компонентам
Параллельное соединение	Ток распределяется по компонентам	Напряжения одинаковы для всех компонентов

Мощность в электронике и ее расчет

В научном контексте мощность означает скорость передачи энергии.Таким образом, электрическая мощность — это скорость, с которой передается электрическая энергия. Единица измерения — Вт (Вт), где один ватт равен передаче одного джоуля (Дж) энергии за одну секунду (с).

`1 \ W = 1 \ \ frac {J} {s}`

Электрическая мощность в ваттах равна напряжению в вольтах, умноженному на ток в амперах.

`\ text {power} = \ text {напряжение} \ \ times \ text {current}`

Единица измерения вольт (В) определяется как джоуль на кулон, то есть передает энергию (в джоулях) на кулон заряда. ампер (А) — это кулоны в секунду, то есть сколько кулонов заряда проходит через заданную точку за одну секунду. Мы можем использовать эту информацию, чтобы подтвердить, что единица измерения электроэнергии соответствует приведенной выше формуле:

`\ frac {\ text {джоули}} {\ text {second}} = \ frac {\ text {joules}} {\ text {coulomb}} \ times \ frac {\ text {coulombs}} {\ text { второй}} `

В правой части уравнения два «кулоновских» члена сокращаются, и мы остаемся с джоулями в секунду.

Когда мы анализируем схемы, мы обычно обсуждаем мощность, используя термин «рассеиваемая» или «потребляемая» вместо «переданная».Это подчеркивает тот факт, что мощность покидает электрическую систему или используется электрическим компонентом. Мы не говорим «передан», потому что, как правило, конечное состояние или местоположение энергии не имеет значения.

Например, если напряжение на резисторе составляет 5 В, а ток через резистор составляет 0,5 А, резистор передает 2,5 Вт мощности (в виде тепла) в окружающую среду. Однако в большинстве случаев мы не собираемся передавать энергию. Мы просто хотим разработать функциональную схему и, следовательно, думаем о том, сколько мощности теряется (т.е., рассеянный) или использованный (т. е. потребленный).

Два распространенных типа напряжения: постоянный и переменный ток

Есть два распространенных способа передачи электроэнергии: постоянный ток и переменный ток.

Постоянный ток (DC) может увеличиваться или уменьшаться всевозможными способами, но величина изменений обычно невелика по сравнению со средним значением. Однако наиболее фундаментальной характеристикой постоянного тока является следующее: он не меняет направление регулярно.В этом отличие от переменного тока (AC) , который регулярно меняет направление и используется во всем мире для распределения электроэнергии.

Термины «постоянный ток» и «переменный ток» стали прилагательными, которые часто используются для описания напряжения. Сначала это может немного сбить с толку: что такое напряжение постоянного или переменного тока? Это не лучшая терминология, но вполне стандартная. Напряжение постоянного тока — это напряжение, которое производит или будет производить постоянный ток, а переменное напряжение создает или будет производить переменный ток — и это создает другую терминологическую проблему.Иногда к слову «ток» добавляются «постоянный ток» и «переменный ток», хотя эти фразы означают «постоянный ток» и «переменный ток». Суть в том, что «постоянный ток» и «переменный ток» больше не являются точными эквивалентами «постоянного тока» и «переменного тока»; Постоянный ток в общем относится к величинам, которые не меняют полярность регулярно или имеют очень низкую частоту, а переменный ток в общем случае относится к величинам, которые регулярно меняют полярность на частоте, которая не является «очень низкой» в контексте данная система.

На данный момент мы сосредоточимся на цепях постоянного тока. Цепи переменного тока немного сложнее и будут обсуждаться позже в этой главе.

Символы напряжения

Что такое напряжение постоянного тока?

Пожалуй, самый известный источник постоянного напряжения — это аккумулятор. Аккумулятор — это устройство, преобразующее химическую энергию в электрическую; он обеспечивает напряжение, которое не меняется быстро или не меняет полярность, но напряжение постепенно уменьшается по мере разряда батареи.

Напряжение постоянного тока можно измерить с помощью вольтметра или (чаще) многофункционального устройства, известного как мультиметр (сокращенно DMM, где D означает «цифровой»). Мультиметры могут измерять, помимо прочего, напряжение, ток и сопротивление.

Рис. 1. Измерение напряжения, отображаемое на цифровом дисплее мультиметра.

Вольтметр обеспечивает самый простой способ определения точного значения постоянного напряжения, хотя в некоторых случаях он не может передать важную информацию, поскольку не может четко отображать быстрые изменения.В настоящее время это важное соображение, потому что многие напряжения постоянного тока генерируются импульсными регуляторами, что приводит к высокочастотным колебаниям, называемым пульсацией .

Что такое постоянный ток?

Когда между двумя клеммами присутствует постоянное напряжение и к клеммам подключен провод или резистивный элемент, протекает постоянный ток. Самый распространенный резистивный элемент — резистор; мы узнаем больше об этом компоненте на следующей странице. Лампа накаливания также является резистивным элементом.

Ток можно измерить с помощью устройства, называемого амперметром (или функции амперметра мультиметра), но измерение тока менее удобно, чем измерение напряжения. Щупы вольтметра просто помещаются в контакт с двумя проводящими поверхностями (т.е. без изменения схемы), тогда как щупы амперметра должны быть вставлены в токопроводящую дорожку:

Рис. 2. В этой схеме используется переключатель для установления пути тока во время нормальной работы и прерывания пути тока, когда необходимо вставить амперметр или цифровой мультиметр.

Обычный расход тока по сравнению с Электронный поток

Очень важно понимать разницу между обычным потоком тока и электронным потоком . Электроны имеют отрицательный заряд, и, следовательно, они переходят от более низкого напряжения к более высокому. Однако на рисунке 2 стрелка указывает, что ток течет от положительного полюса аккумулятора к отрицательному полюсу аккумулятора — другими словами, от более высокого напряжения к более низкому напряжению.

Обычный ток изначально был основан на предположении, что электричество связано с движением положительно заряженных частиц. Теперь мы знаем, что это неверно, но в контексте анализа цепей модель обычного протекания тока не является неверной. Это совершенно справедливо, потому что при последовательном применении всегда дает точные результаты. Кроме того, он имеет преимущество создания интуитивно понятной ситуации, в которой ток течет от более высокого напряжения к более низкому напряжению, точно так же, как жидкость течет от более высокого давления к более низкому давлению, а вода падает с более высокой отметки на более низкую.

В мире электротехники схемы обсуждаются и анализируются с использованием обычного тока, а не электронного.

Как измерить постоянный ток

Рассмотрим простой случай, когда аккумулятор питает две лампочки разного сопротивления.

Рис. 3. Базовая схема, состоящая из батареи 3 В и двух резистивных элементов.

Когда через лампочку протекает ток, сопротивление нити накала вызывает потерю напряжения, которая пропорциональна сопротивлению и величине тока.Мы называем это напряжением на лампе или падением напряжения лампы .

Рис. 4. Вольтметры используются для измерения напряжения на лампочках.

Мы видим, что напряжение на лампочке A составляет 2 В, а напряжение на лампе B равно 1 В.

Затем мы измерим силу тока.

Рисунок 5.Амперметр вставляется таким образом, чтобы ток, протекающий через лампочки, проходил через один датчик через схему измерения тока устройства и выводился из другого датчика.

Предположим, мы измеряем 1А. Мы выполнили необходимые измерения для определения рассеиваемой мощности лампочек.

Расчет мощности постоянного тока

Для расчета мощности, рассеиваемой каждой лампочкой, мы подставляем измеренные значения в формулу, приведенную выше.

Если мы хотим узнать мощность, рассеиваемую всей схемой, мы складываем мощность, рассеиваемую отдельными компонентами:

Или мы можем умножить ток, подаваемый от батареи, на напряжение батареи:

Следите за обновлениями, потому что на следующей странице мы познакомим вас с законом Ома, который выражает фундаментальную взаимосвязь между током, напряжением и сопротивлением.

.