Отключение электроприборов при перегрузке сети. Негативные явления в электросети - их влияние на нагрузку и способы борьбы

Рассматриваемое устройство генерирует разряд высокого напряжения, и благодаря высокой частоте (>10 МГц) генерации, разряд (им. далее "факел") имеет форму огня, факела. Питается прибор напрямую из сети 220В.

Внимание! Хотя частота разряда и высока, трогать руками его нельзя! Обуславливается это двумя причинами:
1) Факел имеет температуру не менее 3000 К
2) Прибор не имеет гальванической развязки от сети. Вы рискуете получить ожог и/или удар электрическим током!

Генераторная часть собрана на радиолампе 6П45С. Для стабильной работы устройства радиолампе необходим стабильный и не ниже паспортного ток накала, для данной радиолампы это 2,5 А при 6,3 В. Питается схема от сетевого удвоителя напряжения (D1, D2, C1, C2), на выходе которого 622 В.

Принципиальная схема устройства:

О деталях устройства:
Катушка L1 выполняет роль дросселя, она выполнена на 45 мм каркасе, 27 витков эмалированной проволокой диаметром 0,5 мм. Катушка L2 выполняет роль резонатора, она выполнена на 50 мм каркасе, 31 виток проводом диаметром 2 мм (с изоляцией). Резистор R1 нужно ставить 10-15 Вт. Его сопротивление может варьироваться от 6,4 кОм до 9 кОм. Терминал (ВВ вывод) лучше делать из гвоздя или шурупа, просто проволока начинает плавиться от температуры факела. ОС - это две металлические пластины 3х3 см (ДхШ) с воздушным зазором, они выполняют роль ёмкостной обратной связи. Заменить элементы в схеме можно абсолютно все, но это повлияет на работу устройства.

Настройка:
Вся настройка заключена в изменении взаимного расположения пластин ОС. Типичный зазор - 1 см.

Работа:
Внимание! Сетевое напряжение на схему следует подавать только после 25 сек. после подачи напряжения накала, подача напряжения на холодную лампу снижает срок её службы.
Чтобы факел появился нужно дотронуться до терминала чем-нибудь металлическим, например отвёрткой.
Внимание! В процессе работы радиолампа сильно греется, можно обжечься!

Итог:
При данных номиналах факел имеет длину до 4 см. Цвет факела можно изменить добавляя соли различных металлов на терминал. Также данный прибор генерирует высокочастотное электромагнитное поле, что заставляет светиться газоразрядные лампы вблизи резонатора.

Фото устройства в работе:

Фото готового устройства:

Умощнение:
Внимание! Приведённые ниже варианты я не испытывал на практике, Вы их делаете на свой страх и риск!
Для увеличения длины факела есть несколько вариантов:
1) Заменить ёмкостную ОС на индуктивную, для этого наматывается 3-4 витка вокруг резонатора (с некоторым расстоянием от него, около 1 см) нижний вывод обмотки идет к С5, а верхний к катоду радиолампы.
2) Увеличить питающее напряжение.
3) Включение в цепь две и более радиоламп параллельно.

Список радиоэлементов

Электроэнергия значительно упрощает жизнь человека, но не все люди правильно оценивают потенциальную опасность электричества. Любая электросеть рассчитана на определенную степень нагрузки. Многие это знают и понимают, но упорно продолжают нагружать сеть, что зачастую приводит к неприятным последствиям.

Излишняя нагрузка может приводить к незначительным перебоям в работе различных устройств, мерцанию света. Однако это сущие пустяки по сравнению с тем, что может произойти в случае возникновения критической перегрузки — пожар в помещении.

Существует множество причин, по которым возникает перегрузка электрической сети. Например, это явление может возникнуть по вине неквалифицированных работников , проводивших различные манипуляции с электросетью.

— всё это в большинстве случаев приводит к последующим неприятностям. Избежать всего этого возможно, если обращаться за помощью к профессиональным специалистам.

Однако качественно проведенные монтажные работы электрической сети не являются гарантом безопасности .

Сам потребитель электроэнергии зачастую провоцирует возникновение перегрузок . Подключение к одной группе недопустимого количества электроприборов на сегодняшний день является наиболее распространенной проблемой.

Особенно это актуально в домах старого жилого фонда , где электросети, как правило, не соответствуют современным требованиям, предъявляемым к ним не только действующими нормативами, но и образом жизни домочадцев, т.к. в эксплуатации всё больше появляется мощных электроприборов.

Как на практике возникает перегрузка сети?

Рассмотрим вариант с часто встречающимися сейчас в быту электроприборами. Например, имеется розетка на два гнезда , в которую пользователь электросети включает стиральную машину мощностью 2,5 киловатт (кВт) и электрочайник мощностью 2,2кВт, суммарная нагрузка составляет 4,7кВт и электрический ток, протекающий по проводам, будет около 22 Ампер (А).

В итоге происходит отключение электроэнергии, так как в большинстве случаев в щитке сработает автоматический выключатель или перегорит пробка, потому что они, как правило, рассчитаны на ток 10−16А.

Здесь многие допускают критическую ошибку — устанавливают автоматический выключатель или пробку с большим пределом допустимой нагрузки , зачастую это 25А. Приборы работают, автомат не выбивает, все довольны. НО! Так как наиболее распространенная электропроводка в домах выполнена проводом, выдерживающим ток 19А, а современные розетки рассчитаны на ток 16А, то начинает тлеть изоляция проводов, плавиться корпус розетки, что впоследствии может вылиться в пожар. Ещё хуже ситуация, когда подобные приборы включаются в розетку через удлинитель или тройник, т.к. к пожару это может привести ещё скорее.

К перегрузке могут привести так же и неисправности , как в электроприборах, так и в электропроводке. При длительной эксплуатации расслабляются контактные соединения в тех же розетках, автоматах и разветвительных коробках, где соединение выполнено зачастую скруткой проводов, поэтому даже номинальная нагрузка вызывает их нагрев, что может привести к возгоранию.

Так же распространенное явление — провода в местах изгибов со временем изламываются, сечение провода уменьшается, следовательно, падает и его пропускная способность, что опять же ведет к возгоранию.

Отдельно хочется упомянуть несертифицированный китайский «ширпотреб» , который в большинстве своём продается на рынках в виде тройников, разветвителей, удлинителей, переносок и т. п. , которые вообще эксплуатировать не рекомендуется. Порой даже маломощное зарядное устройство для мобильного телефона вызывает нагрев в их контактных соединениях.

Отдельно хочется упомянуть об ошибках в монтаже и ремонте электропроводки , когда горе-мастера или неспециалисты соединяют провода просто скруткой, утверждая, что раньше все так делали и эти соединения до сих пор служат. Да, во многих домах такие соединения служили долгие годы. Но раньше не было таких нагрузок на электрическую сеть.

Сейчас же, покупая современную бытовую технику, которая потребляет значительную мощность, люди, не задумываясь, подключают её к существующей сети и со временем получают проблемы в виде оплавленной изоляции, подгорающих контактов и, хуже того, возгорания. Что бы таких проблем не возникало, действующими правилами и предусмотрено соединение проводов при помощи опрессовки, сварки, пайки или сжимов (винтовых, болтовых и т. п.).

Чтобы обезопасить сеть от возникновения перегрузок, еще на этапе капитального ремонта или строительства нового дома необходимо:

1. Рассчитать допустимое количество электроприборов на ответвление.
2. Определиться с правильным расположением приборов.
3. Рассчитать необходимое сечение проводов.
4. Разделить электропроводку на отдельные группы.
5. Выбрать защитную аппаратуру в соответствии с сечением проводов и подключаемой нагрузкой.

В период эксплуатации, что бы избежать перегрузок, так же необходимо выполнять ряд правил:

1. Периодически приглашать квалифицированных специалистов для осмотра и обслуживания электропроводки и контактных соединений в распределительном щитке, розетках, выключателях, разветвительных коробках, выполнения необходимых электрофизических измерений.
2. В случае срабатывания защитной аппаратуры приглашать специалиста для выяснения причин и при необходимости выполнения ремонтных работ в электросети.
3. Своевременно проводить капитальный ремонт электропроводки и осуществлять своевременную замену устаревших элементов.
4. Не допускать включения в одну розетку нескольких электроприборов.
5. Не пользоваться самодельными или не сертифицированными электроприборами и другими электроизделиями.

Все работы по проектированию, монтажу и ремонту электропроводки и электрооборудования должны выполняться квалифицированными специалистами, которые учитывают все нюансы и требования, как действующих нормативов, так и заказчика.

Воспользовавшись этими советами, можно обеспечить в электрической сети жилого помещения стабильность, надежность и главное — безопасность, предотвратить возникновение перегрузок, пожаров и других неприятностей.

О.В. Семенович, руководитель группы энергоинспекции Слуцкого МРО «Энергонадзор»

Если в электросети ток выше номинального или же допустимого значения на некотором участке цепи, то происходит такое неприятное явление как перегрузка.

Так как происходить это может на разных участках цепи то, следовательно, последствия могут быть тоже разные, и возможно понадобятся услуги электрика .

Такой вид перегрузки как локальная, возникает на участке цепи от автоматического выключателя к потребителю. При таком виде перегрузки происходит локальное отключение предохранительного устройства.

Так называемая местная перегрузка подразумевает под собой перегрузки всей линии от понижающего трансформатора до потребителя, вследствие чего происходит снижение напряжения в сети. Так как в моменты сильных перегрузок может выйти из строя локальная система защиты, вследствие чего возможно срабатывание защитных устройств на подстанции. В результате этого обесточиваются все потребители, запитанные от этого трансформатора. Для того, что бы при этом не вышла из строя сложная бытовая техника желательно использовать .

Перегрузка, именуемая общей, возникает в том случае, если перегружена энергосистема частично или целиком. В таких случаях помимо снижения напряжения, также может и снизиться частота напряжения. В результате срабатывает система защиты на подстанции, что приводит к обесточиванию всей системы.

Хорошим примером общей перегрузки можно считать произошедший в Нью-Йорке случай, когда при перегрузке и плохой подготовки диспетчеров огромное количество фирм осталось без электроснабжения.

Так же возможна перегрузка нейтрального провода, происходящая в трёхфазных цепях. Такая перегрузка является довольно опасной и непредсказуемой, так как её нельзя обнаружить с помощью щитовых приборов, да и на нейтральный провод предохранители не ставятся. Нейтральный проводе в трёхфазной цепи имеет очень значимую функцию. Нужен он для того, что бы в случае разных нагрузок фаз выравнивать напряжение. Таким образом, при обрыве нейтрального провода, в случае различных нагрузок на фазы, напряжения на них будут разными, вследствие чего фаза с большей нагрузкой будет иметь напряжение ниже нормального, даже если до перегрузки ещё далеко. Для того, что бы исключить обрыв нейтрального провода, предохранитель на него не ставят. Так же данный вид сбоя случай довольно редкий, хотя и самый опасный, и при правильном проектировании и эксплуатации электросети его можно и вовсе исключить.

На территории стран СНГ принято применят четырёхжильный кабель, который позволяет создать электрическую трёхфазную сеть с глухозаземлённой нейтралью. В принцип такой проводки входит три провода фазных, и один нейтральный который так же выполняет функцию заземления. В отличие от нас в Европе принято для таких целей применять пятижильный провод, где так же используются три провода для фаз, один для нейтрале и один (отдельный) для заземления.

Проблему сетей в целом, конечно, решить можно, применяя качественную проводку, но на данное время это очень дорого а, следовательно, приходиться применять дополнительные средства защиты.

В данной статье будут рассмотрены общие принципы функционирования электросети, негативные процессы, происходящие на линиях электроснабжения и различные методы защиты оконечного оборудования.

Единая энергосистема

Почти все электростанции России объединены в единую федеральную энергосистему, которая является источником электрической энергии для большинства потребителей. Важнейшим и обязательным компонентом любой электростанции является трехфазный турбогенератор переменного тока. Три силовые обмотки генератора индуцируют линейное напряжение. Обмотки симметрично расположены по окружности генератора. Ротор генератора вращается со скоростью 3000 оборотов в минуту, а линейные напряжения сдвинуты относительно друг друга по фазе. Фазовый сдвиг постоянен и равен 120 градусам. Частота переменного тока на выходе генератора зависит скорости вращения ротора, и в номинале составляет 50 Гц.

Напряжение между линейными проводами трехфазной системы переменного тока называется линейным. Напряжение между нейтралью и любым из линейных проводов называется фазным. Оно в корень из трех раз меньше линейного. Именно такое напряжение (фазное 220 В) подается в жилой сектор. Линейное напряжение 380 В используется для питания мощного промышленного оборудования. Генератор выдает напряжение в несколько десятков киловольт. Для передачи электроэнергии, с целью уменьшения потерь, напряжение повышают на трансформаторных подстанциях и подают в Линии Электропередачи (далее ЛЭП). Напряжение в ЛЭП составляет от 35 кВ для линий малой протяженности, до 1200 кВ на линиях протяженностью свыше 1000 км. Напряжение повышают с целью уменьшения потерь, которые напрямую зависят от силы тока. С другой стороны, напряжение ограничивается возможностью изоляции воздуха для ЛЭП и диэлектрика кабеля для кабельных линий. Достигнув крупного потребителя (завод, населенный пункт) электроэнергия опять попадает на трансформаторную подстанцию, где трансформируется в 6–10 кВ, которые уже пригодны для передачи по подземным кабелям. У каждого многоквартирного жилого дома, или административного здания стоит трансформаторная подстанция, которая выдает на выходе предназначенные для потребителя 380 В линейного напряжения и, соответственно, 220 В фазного. В подстанцию типично заводят два или три высоковольтных кабеля, что позволяет оперативно восстановить электроснабжение, в случае повреждений на высоковольтном участке трассы. В зависимости от вида подстанции, это может происходить автоматически, полуавтоматически - по команде диспетчера с центрального пульта, и вручную - приезжает аварийка и электрик переключает рубильник. Подстанция также может выполнять функцию регулятора напряжения, переключая обмотки трансформатора, в зависимости от нагрузки. В России на подстанциях применяют схему с заземленной нейтралью, то есть нейтральный (часто называемый нулевым) провод заземлен. По зданию разводка кабеля происходит пофазно, как с целью распараллеливания нагрузки, так и с целью удешевления оборудования (счетчиков, автоматов защиты). Подстанция в сельской местности и для небольших домов представляет собой обычно трансформаторную будку или просто трансформатор внешнего исполнения. Именно поэтому, на исправление аварии в таком месте отводятся сутки. Автоматической регулировки напряжения такие подстанции не имеют, и выдают номинал обычно в часы минимальных нагрузок, в остальное время занижая напряжение.

Нормы качества для электросетей

Документом, устанавливающим нормы качества электроэнергии в России, является ГОСТ 13109-97 принятый 1 Января 1999г. В частности, в нем установлены следующие "нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения ".

Таким образом, даже при нормальном функционировании электросети использование устройств ИБП для компьютерной техники является обязательным, как для защиты целостности данных, так и для обеспечения исправности оборудования. С точки зрения электроснабжения, все потребители делятся на три категории. Для наиболее массовой категории наших читателей, проживающих в домах с числом квартир более восьми или работающих в офисных зданиях с числом сотрудников более 50 актуальна вторая категория. Это означает максимальное время устранения аварии один час и надежность 0,9999. Третья категория характеризуется временем устранения аварии 24 часа и надежностью 0,9973. Первая категория требует надежности 1 и временем устранения аварии 0.

Виды негативных воздействий в электросети

Все негативные воздействия в электросети делятся на провалы и перенапряжения.

Импульсные провалы обычно вызываются перегрузкой оконечных линий. Включение мощного потребителя, такого как кондиционер, холодильник, сварочный аппарат, вызывает кратковременную (до 1-2 с) просадку питающего напряжения на 10–20%. Короткое замыкание в соседнем офисе или квартире может вызвать импульсный провал, в случае, если вы подключены к одной фазе. Импульсные провалы не компенсируются подстанцией и могут вызывать сбои и перезагрузки компьютерной и другой насыщенной электроникой техники.

Постоянный провал, то есть постоянно или циклично низкое напряжение обычно вызвано перегрузкой линии от подстанции до потребителя, плохим состоянием трансформатора подстанции или соединительных кабелей. Низкое напряжение негативно отражается на работе такого оборудования как кондиционеры, лазерные принтеры и копиры, микроволновые печи.

Полный провал (блекаут), это пропадание напряжения в сети. Пропадание до одного полупериода (10 мс) должно по стандарту выдерживать любое оборудование без нарушения работоспособности. На подстанциях старого образца переключения регулятора напряжения или резерва могут достигать нескольких секунд. Подобный провал выглядит как "свет мигнул". В подобной ситуации все незащищенное компьютерное оборудование "перезагрузится" или "зависнет".

Перенапряжения постоянные - завышенное или циклично завышенное напряжение. Обычно является следствием так называемого "перекоса фаз" - неравномерной нагрузки на разные фазы трансформатора подстанции. В этом случае на нагруженной фазе происходит постоянный провал, а на двух других постоянное перенапряжение. Перенапряжение сильно сокращает срок службы самого разного оборудования, начиная от лампочек накаливания… Вероятность выхода из строя сложного оборудования при включении значительно увеличивается. Самое неприятное постоянное перенапряжение - отгорание нейтрального провода, нуля. В этом случае напряжение на оборудовании может достигать 380 В, и это практически гарантирует выход его из строя.

Временное перенапряжение бывает импульсным и высокочастотным.

Импульсное перенапряжение может происходить при замыкании фазовых жил силового кабеля друг на друга и на нейтраль, при обрыве нейтрали, при пробое высоковольтной части трансформатора подстанции на низковольтную (до 10 кВ), при попадании молнии в кабель, подстанцию или рядом с ними. Наиболее опасны импульсные перенапряжения для электронной аппаратуры.

В нижеприведенную таблицу сведены все виды негативных воздействий в электросети и технические методы борьбы с ними.

Следует отметить, что современные качественные ИБП имеют в своем составе сетевой фильтр и ограничитель напряжения. Время реакции и переключения на батарею достаточно мало для обеспечения надежной бесперебойной работы любых электронных устройств. Использование отдельных стабилизаторов может быть оправданно при большом количестве оборудования, так как цена стабилизатора на 10 КВт примерно равна цене ИБП на 1КВт. Использование отдельного сетевого фильтра гораздо менее оправданно. ИБП не предназначены для систем, требующих непрерывного функционирования. Если мощность такого оборудования превышает 1 КВт, оптимальным решением будет использование автономного дизельного генератора.

Перегрузкой называется такое явление, когда по электрическим проводам и электрическим приборам идет ток больше допустимого. Опасность перегрузки объясняется тепловым действием тока. При двукратной и большей перегрузке сгораемая изоляция проводников воспламеняется. При небольших перегрузках происходит быстрое старение изоляции и срок ее диэлектрических свойств сокращается.

Так, перегрузка проводов на 25% сокращает срок службы их примерно до 3-5 месяцев вместо 20 лет, а перегрузка на 50% приводит в негодность провода в течение нескольких часов.

Основными причинами перегрузки являются:

• несоответствие сечения проводников рабочему току (например, когда электропроводка к звонку выполняется телефонным проводом);
• параллельное включение в сеть не предусмотренных расчетом токоприемников без увеличения сечения проводников (например, подключение удлинителя с 3-4 розетками в одну рабочую);
• попадание на проводники токов утечки, молнии;
• повышение температуры окружающей среды.

Кроме того, при перегрузке электросети приборы и аппараты, подключенные к ней, постоянно испытывают нехватку тока, что может привести к их аварийному выходу из строя. В связи с этим, обратите внимание на паспортные данные электроприборов: силу тока и напряжение. Желательно, чтобы напряжение питания электроприборов отклонялось на максимально допустимую величину от 220 В (например, от 90 до 260 В).

Коротким замыканием называется всякое замыкание между проводами, или между проводом и землей. Причиной возникновениякороткого замыкания является нарушение изоляции в электрических проводах и кабелях, которое вызывается: перенапряжениями; старением изоляции; механическими повреждениями изоляции.

Переходным сопротивлениемназывается сопротивление, возникающее в местах перехода тока с одного провода на другой или с провода на какой-либо электроаппарат при наличии плохого контакта в местах соединений и оконцеваний (при скрутке, например). При прохождении тока в таких местах за единицу времени выделяется большое количество теплоты. Если нагретые контакты соприкасаются с горючими материалами, то возможно их воспламенение, а при наличии взрывоопасных смесей взрыв. В этом и заключается опасность ПС, которая усугубляется тем, что места с наличием переходных сопротивлений трудно обнаружить, а защитные аппараты сетей и установок, даже правильно выбранные, не могут предупредить возникновение пожара, так как электрический ток в цепи не возрастает, а нагрев участка с ПС происходит только вследствие увеличения сопротивления.

Искрение и электродуга - результат прохождения тока через воздух. Искрение наблюдается при размыкании электрических цепей под нагрузкой (например, когда вынимается электровилка из электророзетки), при пробое изоляции между проводниками, а также во всех случаях при наличии плохих контактов в местах соединения и оконцевания проводов и кабелей. Под действием электрического поля воздух между контактами ионизируется и, при достаточной величине напряжения, происходит разряд, сопровождающийся свечением воздуха и треском (тлеющий разряд). С увеличением напряжения тлеющий разряд переходит в искровой, а при достаточной мощности искровой разряд может быть в виде электрической дуги. Искры и электродуги при наличии в помещении горючих веществ или взрывоопасных смесей могут быть причиной пожара и взрыва.