Каждый электрик знает, что точных величин напряжений в электрической сети не бывает. Существует граница погрешностей, за пределами которой, поставляемая в дом электрическая энергия считается энергией низкого качества. Поэтому необходимость произвести измерение напряжения является частым случаем, для своевременного принятия мер по выравниванию допустимых норм.
Это приводит к уменьшению сечения «полезного» к потоку тока и, следовательно, увеличению сопротивления драйвера. Преимущество прерывного высокого напряжения заключается в ограничении этих явлений. На данный момент технические достижения позволяют легко перейти к альтернативе и наоборот.
Выпрямители преобразуют переменное напряжение, производимое на уровне установки, в постоянное напряжение, в котором электричество затем транспортируется. Инверторы преобразуют напряжение постоянного тока обратно в альтернативу непосредственно перед распределением пользователям. Это позволяет избежать явлений емкостных и индуктивных передач. . В результате очень высокое постоянное напряжение используется для транспортировки на очень больших расстояниях, под водой, для соединения сетей разных частот.
Требуемые нормы напряжения в электрической сети 220В
Необходимость такого действия, как проверка напряжения в точках подключения бытовых устройств, появляется у потребителей из-за плохого качества электрической энергии. Не секрет, что превышение допустимого значения данного параметра приводит к неисправностям электронной техники, а его понижение к выходу со строя холодильного оборудования.
В начале электрического века, в конце 19-го века, производственные сети были изолированы, так что каждый из них использовал частоты, выбранные более или менее произвольно в соответствии с характеристиками производственных машин. Многие частоты сосуществовали.
При широком использовании электроприборов необходимо было стандартизировать частоту сети для обеспечения их работы. Стандартизация также обеспечила взаимосвязь между различными производственными сетями. Частота определяется скоростью вращения генераторов: они создают переменное напряжение 50 Гц синусоидальной формы.
Для проведения подобных замеров потребителю не требуется иметь специальных навыков и знаний. Всего лишь нужно запомнить, что в розетке нормальное напряжение равно 220В ± 10%. Поэтому, когда возникает вопрос, как измерить напряжение в розетке, в первую очередь должен проверяться предел указанной стандартной величины. То есть, не выходит ли он за допустимую погрешность ± 10%.
Примечание: на приведенном выше графике показана основная синусоида на частоте 50 Гц. На практике эта синусоидальная волна не такая обычная, поскольку она имеет гармоники, т.е. частоты, которые кратно частоте 50 Гц. Эти гармоники генерируются. некоторыми электрическими и электронными устройствами.
Любой дисбаланс между производством и потреблением приводит к изменению скорости вращения генераторов и, следовательно, частоты. Изменение частоты указывает на то, что спрос и предложение больше не находятся в равновесии. Если частота превышает 50 Гц, это означает, что производство больше потребления; если он идет ниже 50 Гц, потребление выше, чем производство. Изоляция между проводниками обеспечивается размерами пилонов: пилон с напряжением 380 кВ намного больше, чем другой опорный 75 кВ, что позволяет лучше расположить проводники пилона 380 кВ.
Первой причиной снижения напряжения является большая нагрузка соседей, подключенных в ту же линию от трансформаторной подстанции. Особенно такие ситуации характерны в районах, состоящих из частных домов. Если, например, в такую электрическую сеть включается мощный потребитель, то проверяемый параметр снижается ниже допустимого значения.
Изоляция между проводниками и опорами обеспечивается изоляторами, которые изготовлены из стекла, керамики или синтетического материала. Чем выше напряжение линии, тем больше изоляторов в цепи. важно. Напряжение линий можно оценить, умножив количество изоляторов примерно на 15 кВ, что дает представление о напряжении линии.
Иллюстрация трехфазного трансформатора
Следует также знать, что существует только несколько уровней напряжения, они нормализуются. Например, в Бельгии установлены следующие напряжения: 70 кВ, 150 кВ, 220 кВ, 380 кВ. Эта информация сообщит вам более точно. Трехфазный трансформатор состоит из трехразветвленного сердечника, на котором размещены первичная и вторичная обмотки.
Вторая причина резкого скачка напряжения, когда в сети 380В отгорает нуль. Как подсказывает практика, такая ситуация больше характерна для многоквартирного дома. В результате такой поломки в электрической сети одних потребителей происходит перенапряжение, а в розетках других появляется пониженное напряжение.
Инструменты тестирования напряжения в бытовых условиях
Определить напряжение в розетке можно несколькими способами и измерительными устройствами. Например, мультиметром довольно просто протестировать полностью электрическую сеть в доме. Им можно проверить техническое состояние всех электрических потребителей и узнать какой ток в розетке 220В.
Мультиметры бывают двух типов:
- Стрелочный прибор. Раньше среди электриков это было самое востребованное измерительное устройство. Оно отличается от современных приборов простой конструкцией и отсутствием элемента питания. Каждый электрик умел в совершенстве пользоваться им, когда требовалось померить напряжение в сети, или снять показания тока в розетке;
- Электронный прибор. Такие измерители стоят намного дороже, чем стрелочные аналоги. Таким мультиметром можно более точно определить нужный параметр, а также проверить розетку или другой элемент электрической схемы. Электронный измеряющий прибор имеет функцию «прозвонки». Поэтому с его помощью довольно просто отыскать пропавший ноль в розетке, или установить причину замыкания проводки.
На сегодняшний день мало кто из электротехнических специалистов в процессе работы пользуются стрелочным тестером. Они предпочитают пользоваться электронными устройствами.
Процесс измерения напряжения в розетке
Обычно мультиметром электрики пользуются, когда требуется продиагностировать электротехническое устройство и схему проводки. Например, замерив, напряжение в розетке, можно точно говорить о качестве, поступающей к потребителям электрической энергии.
Для измерения данного параметра необходимо поступить таким образом:
- Переключатель на мультиметре поставить в сектор ACV. Это даст возможность прибору выдавать точные значения;
- В секторе ACV стрелку тумблера располагают напротив отметки 220В, так как планируется измерение в бытовой розетке. Можно указатель направлять на большие значения. На точность измерения это не повлияет;
- Необходимо вставить измерительные щупы в специальные гнезда. Цвет для измерения напряжения роли не играет;
- После настройки прибора и проверки функционирования требуется ввести оголенные части щупов в разъемы розетки, держась за изолированную часть. При этом надо следить, чтобы щупы не соприкасались между собой в местах, где нет изоляции.
Если указанный алгоритм измерения напряжения будет выполнен в точности, то на дисплее прибора высветится значение напряжения в розетке. Подобным образом можно узнать силу тока и сопротивление участка электрической схемы.
В соответствии с действующими нормами напряжение в электросети дома или квартиры должно быть 220 В ±5% (209-231) В. Допускаются кратковременные предельные отклонения до ±10% (198-242) В.
Если напряжение выходит за предельно допустимые значения, то отказывает домашняя техника, чем наносится существенный материальный ущерб.
О том, как и почему это происходит рассказано в этой статье.
В конце статьи видео, где наглядно смоделированы штатная и аварийная ситуации, с меняющимися в реальном времени показаниями вольтметров.
Схема подачи напряжение в дома и квартиры выглядит следующим образом:
В многоквартирный дом заходит четырехжильный кабель. Три фазы А,В,С и ноль N.
Напряжение между фазами называется линейным и равно 380 В.
Напряжение между каждой фазой и нулем называется фазным и равно 220 В.
В каждую квартиру заводится фаза и ноль, т.е. напряжение 220 В.
Если в доме, например, 30 квартир, то к каждой фазе подключают по 10 квартир. Это важно для соблюдения баланса по нагрузкам.
Для пояснения процессов, происходящих в электрической сети, воспользуемся эквивалентной схемой:
Источником питания в электрической сети является генератор электростанции. Он содержит три обмотки, расположенные друг относительно друга под углом 120 0 . Поэтому напряжения, вырабатываемые каждой обмоткой, сдвинуты по фазе друг относительно друга также на 120 0 . После ряда преобразований (повышений и понижений напряжения в целях снижения потерь), напряжение приходит на подстанцию, где установлен трехфазный трансформатор, изображенный как источник питания на рисунке сверху.
В источнике питания напряжение между клеммами АС, АВ и СВ равно 380 В.
Напряжение между клеммами ОА, ОВ и ОС равно 220В.
Сопротивление Ro в цепи нулевого провода отражает состояние провода и контактов. При нормальном состоянии электропроводки его можно принять равным 1 Ом.
Сопротивления Rа,Rв,Rс – это нагрузки включенные в трех группах квартир, подключенных каждая к своей фазе.
Для упрощения ситуации допустим, что:
Ra = 500 Ом, что соответствует нагрузке около 100 Вт (лампа освещения).
Ток I(А)= = 0,44А
Мощность при этом токе (сдвиг фаз в активной нагрузке отсутствует):
Р(Вт) = U(B) × I (A) = 220(В) × 044 (А) = 96,8 Вт или ≈ 100 Вт
Rв = 22 Ом, что при расчете по вышеприведенным формулам соответствует мощности 2200 Вт (например чайник).
Rc примем равным бесконечности, т.е. в квартире или группе квартир подключенных к фазе С в данный момент ничего не подключено.
Просчитаем, какими будут напряжения в каждой квартире при такой ситуации. Для этого еще упростим схему:
Ток Ia равен 220 В / (500 + 1)Ом = 0,44 А
Напряжение на Ra равно 0,44 А × 500 Ом = 220 В.
Ток Iв равен 220 В / (22 + 1)Ом = 9,57 А
Напряжение на Rв равно 9,57 А × 22 Ом = 211 В.
Т.е. мы видим, что при малом токе сопротивление 1 Ом практически не влияет, а при большом приводит к уменьшению напряжения до 211 В.
Если состояние электропроводки ухудшится, например, Ro увеличится до 3 Ом. То напряжение на Rв уменьшится до 186 В. Это нетрудно просчитать.
При обрыве же нулевого провода ток будет протекать между точками А и В, где напряжение 380 В.
При этом ток будет равен:
380 В / (500 + 22) Ом = 0,73 А.
Напряжение на Rв будет равно:
0,73 А × 22 Ом = 16 В
При этом напряжение на Ra будет равно:
0,73 А × 500 Ом = 365 В
От этого повышенного напряжения конечно сгорит вся бытовая техника. Пробки или автоматы, установленные возле счетчика, не защитят технику от выхода из строя. Они срабатывают на увеличение тока, а не напряжения. А ток существенно повысится после того, как техника сгорит и произойдет короткое замыкание. Т.е. автоматы и пробки фактически защищают от пожара, который может возникнуть после короткого замыкания если не отключить питание.
Даже эти упрощенные приблизительные расчеты показывают, насколько сильно зависит напряжение в наших квартирах от состояния электропроводки и баланса нагрузок.
Более наглядно, с меняющимися показаниями вольтметров, эти ситуации смоделированы в программе «Multisim» и представлены в этом видео:
