Skip to content

Немного о напряжении Печать E-mail
Разместил(а) Редакция
Практика
20.02.12 23:23

Как известно, напряжение на контактах розетки в нашей стране должно быть 220 вольт, хотя многие добавят еще ряд стандартных значений U, используемого в быту, – 12, 36, 380. Все правильно, ведь диапазон используемых величин еще больше – от милливольт в электронике до тысяч киловольт в магистральных электросетях.

Можно спросить: а для чего вообще тысячевольтовые линии, если дома 220? И во многих домашних приборах оно преобразовывается в гораздо меньшие значения. И почему переменное, если его приходится выпрямлять, чтобы получить постоянное. Разве нельзя сделать сеть 12-вольтовой и как следствие вроде более безопасной для человека?

Ответ следует из закона Ома: при снижении напряжения пропорционально возрастает сила тока, а это значит, что и сечение токопроводящей жилы увеличится, и вместо привычного тоненького провода переноски на полу будет лежать массивный кабель. Плюс огромное значение приобретет такая величина, как собственное сопротивление линии: на дистанциях в сотни километров потери напряжения из-за нее будут велики, и лишь малая толика энергии дойдет до потребителя.

Именно поэтому напряжение линий электропередачи после генератора повышают, чтобы с малым током при небольших потерях транспортировать на большие расстояния, и уж потом понизить до привычных нам значений.

Но подобные преобразования возможны только с переменным током. С помощью специальных электрических машин – трансформаторов переменное напряжение легко меняется в нужных пределах. Ведь его главное отличие от постоянного в том, что поток энергии непрерывно меняет свое направление. К примеру, в горящей лампочке за секунду он проходит 50 раз в одну сторону, 50 в другую. Эта характеристика тока носит название частота и измеряется в герцах (ее значение в нашей стране равно 50).

Если нарисовать график зависимости напряжения от времени, мы получим синусоиду. При добавлении на этот график еще двух синусоид, сдвинутых друг от друга на равные промежутки времени, получится система трехфазного тока. При наведении ЭДС (электродвижущей силы) одинаковой частоты в общем источнике питания каждая такая ЭДС в любой момент времени находится в своей фазе периодического процесса. Очень часто ее называют просто – фаза.

Систему трехфазного тока изобрел ученый Никола Тесла. Впоследствии выяснились многие ее преимущества по отношению к другим системам – постоянному, двух-, четырех- и пятифазным токам. Она имеет лучшие показатели по экономичности передачи энергии на большие расстояния, меньшую материалоемкость при производстве трансформаторов, возможность простого создания вращательного магнитного поля, необходимого для работы двигателя. Немаловажное значение имеет и уравновешенность трехфазной системы (уменьшаются неравномерные механические нагрузки на генератор), что значительно повышает срок службы энергоустановки.

Плюс при использовании трехфазной системы токов получается два рабочих напряжения, линейное и фазное, а также два уровня мощности – в зависимости от схемы соединения: «треугольник» или «звезда».

«Звездой» называется соединение, при котором концы фаз обмоток генератора или трансформатора соединяют в общую точку – нейтраль. Провод, соединяющий нейтрали источника тока и потребителя, называется нейтральным (нолем). Провода, соединяющие начала фаз, называются фазными.

При соединении «звездой», а именно такая система нас и питает (согласно ПУЭ распределительные сети до 1 кВт делятся на сети с глухозаземленной нейтралью и сети с изолированной нейтралью), линейное напряжение измеряется по разности потенциалов разноименных фаз. Если нарисовать равнобедренный треугольник с катетами, равными напряжениям фаз (фазному) в 220 вольт и углом в 120 градусов между ними, то легко посчитать размер гипотенузы – линейного напряжения. В нашей стране оно равно (220 умножить на корень квадратный из трех) 380 вольтам.

То есть все проходящие мимо распределительные сети несут в себе трехфазный переменный ток. В быту мы чаще всего пользуемся фазным напряжением, поскольку практически все домашние приборы рассчитаны для значения 220 вольт. Поэтому очень часто ввод в квартиру, небольшой офис, магазинчик или дом делается однофазным (двухпроводным) – подключается к жилам одного из фазных проводов линии и нейтрали.

Но при возрастании мощностей потребления, например, коттедж в трех уровнях, пентхаус в два этажа, офисы и магазины с большими площадями для равномерного распределения нагрузки вводы делают (четырехпроводным) трехфазными. Все дело в том, что распределение нагрузки на сеть должно быть симметричным (равномерным), иначе может возникнуть так называемый перекос фаз. А это значит, что (при обрыве ноля) вся домашняя техника может оказаться под произвольным напряжением от нуля до линейного (380 в).

Но идеально равномерное распределение токов по фазам невозможно, и, чтобы избежать постоянного выхода из строя бытовой электроники, наличие нулевого провода в системах с несимметричной нагрузкой считается обязательным. В частности, на него ложится разница токов между самой нагруженной фазой и фазой с минимумом ампер. Поэтому чаще всего в розетках отгорает именно он. Если такое случится на подстанции (обрыв нулевого провода), это может привести к пожару в квартире.

Мне приходилось видеть последствия такой аварии: телевизор вдруг задымил, холодильник на кухне стал подпрыгивать, лампы дневного света начали искрить и стрелять. Пожара в домах потребителей в тот раз удалось избежать, но сгорела подстанция. Поэтому правильно рассчитанное распределение мощности, а значит, и токов с напряжением в фазах линии является залогом безопасной службы сети и длительной работы бытовых приборов.

Сообщения с форума:
сообщений нет

 
Интересная статья? Поделись ей с другими: