Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Ймовірно, кожен читач цієї статті звернув увагу на те, що більшість електричних приладів, що працюють від побутової мережі, розраховані на напругу 220 В / 50 Гц. Звідси висновок - саме такі параметри забезпечує нам постачальник електроенергії. На жаль, це не зовсім так. Ми можемо припустити, що водопровідна вода абсолютно чиста, проте досвід підказує, що в ній присутні домішки, що погіршують смак. Такі ж «домішки», у вигляді додаткових частот і імпульсів, надходять до споживача електроенергії. Це і є перешкоди в електромережі.

Класифікація перешкод

Всі мережеві відхилення можна класифікувати за двома ознаками: походженням шумів і виду електромагнітної аномалії.

Причиною виникнення мережевих спотворень є:

  • природні явища (гроза, іонізація повітря сяяннями і т.п.);
  • техногенні впливу (аварії на лініях, комутація потужних пристроїв і т. д.);
  • електромагнітні хвилі природного та техногенного походження.

Перераховані причини можуть викликати серію імпульсних перешкод або хвилі гармонійних спотворень, накладені поверх синусоїдального струму.

Наявність імпульсних струмів в мережі дуже шкідливо позначається на роботі сучасних побутових приладів, часто насичених електронікою. Якщо не застосовувати прилади захисту, електронні пристрої можуть вийти з ладу, не кажучи вже про якість їх роботи. Зрозуміло, чутливе обладнання розробники захищають впровадженими схемами придушення перешкод, але нерідко потрібні додаткові зовнішні прилади, наприклад, безперебійні джерела живлення, мережеві фільтри (рис. 1) та інші.

Мал. 1. Захисні імпульсні фільтри

При радіочастотних перешкодах більшість побутових приладів можуть нормально працювати. Але до них чутливі радіоприймачі, телевізори і деякі медичні прилади. Втім, сучасна цифрова радіоелектроніка досить добре захищена від таких спотворень.

Розуміння причин спотворень в електричній мережі допомагає вирішувати проблеми захисту обладнання, усвідомлено підходити до вибору оптимальних схем придушення шумів.

джерела перешкод

Спотворювати синусоїду змінного струму здатні як природні явища, так і різні техногенне обладнання. В результаті їх дії відбуваються:

  • короткочасні провали напруги;
  • відхилення від номінальних частотних параметрів;
  • зміни гармоніки електрики;
  • коливання амплітуди струму;
  • ВЧ шуми;
  • імпульсні сплески;
  • синфазних перешкоди.

Зупинимося коротко на основних джерелах, що викликають перераховані відхилення.

Провали напруги.

Дане явище є наслідком роботи комутаційних пристроїв в енергосистемах. Це трапляється при виникненні КЗ на лініях, в результаті запусків потужних електромоторів і в інших випадках, пов'язаних зі змінами потужності навантаження. Наявність таких короткочасних перешкод є неминучістю при спрацьовуванні захисної автоматики, і вони не можуть бути усунені постачальником електроенергії.

Зміни частотних характеристик.

Відхилення від заданої частоти відбувається в результаті значної зміни струму навантаження. У разі якщо рівень споживаної енергії перевершує потужність генеруються установок, відбувається уповільнення обертання генератора, що веде до падіння частоти. При заниженою навантаженні зростає частота генерації.

Автоматика регулює розподіл потужностей, аж до відключення навантажень, однак частотні перешкоди в мережі все-таки присутні.

Гармоніки.

Джерелом даного виду спотворень є наявність в мережах обладнання з нелінійної вольтамперной характеристикою:

  • перетворюючі і випрямні підстанції;
  • дугові печі;
  • трансформатори;
  • зварювальні апарати;
  • телевізори;
  • ціклоконвертери і багато інших.

Причиною гармонійних спотворень можуть бути електродвигуни, особливо якщо вони встановлені в кінці довгої лінії.

відхилення напруги

Зміни стабільності потенціалу відбувається в результаті періодичних стрибків споживаного максимального струму. Джерелом зміни навантажень є пристрої, що регулюють напругу, наприклад, трансформатори з РПН.

Графік, що ілюструє короткочасне перенапруження показаний на малюнку 2 (Фрагмент А - зображує імпульсний сплеск).

Мал. 2. Перенапруження в мережі

ВЧ перешкоди.

Створюються впливом пристроїв працюють, в високочастотному діапазоні. ВЧ перешкоди, викликані дією приладів, що генерують сигнали з високим діапазоном частот, поширюються ефірно або через лінії мережі.

Імпульси напруги.

Поширені джерела: комутаційні прилади в мережах і грозові явища.

Несиметрія трифазної системи.

Причиною таких перешкод часто є потужні однофазні навантаження як побутові, так і промислові. Вони викликають зрушення кутів між фазами і амплітудні невідповідності. Шляхом відключення живлення потужних токопотребляющих пристроїв можна усунути проблему.

способи захисту

На жаль, ми не можемо управляти якістю електромережі, але захистити побутову техніку цілком реально. Залежно від того до яких спотворень чутливий конкретний електричний прилад, вибирають відповідний спосіб захисту. Знизити рівні перешкод допомагають різні зовнішні пристрої, вбудовані електричні схеми, а також екранування елементів конструкцій і заземлення.

Приклад для усунення неполадок показаний на малюнку 3.

Мал. 3. Графік, що ілюструє фільтрацію струму

Ефективними є такі зовнішні пристрої:

  • стабілізатори напруги;
  • ИПБ;
  • перетворювачі частоти;
  • регульовані трансформатори;
  • фільтри і фільтруючі каскади (принципова схема простого фільтра зображена на малюнку 4).
Схема мережевого фільтра

Особливі труднощі викликає придушення високочастотних імпульсних спотворень в діапазоні кількох десятків МГц. Часто для цих цілей використовують захист, яка застосовується безпосередньо до джерела перешкоди.

Використання стабілізаторів напруг виправдано у випадках наявності регулярних провалів напруги в домашній мережі. При стабільно заниженому або завищеному струмі краще користуватися трансформатором.

Високим рівнем захисту комп'ютерів та іншої чутливої електроніки мають бесперебойники. На малюнку 5 показано фото джерела безперебійного живлення для захисту комп'ютера.

Малюнок 5. ДБЖ

У цих пристроях реалізовано кілька захисних функцій, але головна з них - постачання харчуванням приладів протягом декількох хвилин, з наступним коректним їх відключенням. З метою досягнення максимального рівня захисту логічно віддати перевагу безперебійному блоку живлення.

методи вимірювання

Чи можна побачити мережеві спотворення?

За допомогою приладів можна не тільки побачити наявність перешкод, але і оцінити їх величину і визначити природу появи. Існують спеціальні високоточні прилади для вимірювання різних відхилень в мережах. Найбільш поширеним з них є звичайний осцилограф.

У приладу є дисплей (екран), на якому відображається осцилограма вимірюваного струму. Оперуючи різними режимами осцилографа можна з високою точністю визначати характер і рівень шумів.

Приклад осцилограми показаний на малюнку 6.

Малюнок 6. Осцилограма струму мережі

На осциллограмме видно як основний сигнал оточують паразитні струми, які необхідно відсікати. Аналізуючи характер спотворень можна вибрати спосіб їх придушення. Часто буває достатньо застосувати мережевий фільтр для того, щоб позбутися від типових перешкод, що впливають на роботу пристроїв.

Відео в доповнення статті

Допоможіть розробці сайту, ділитися статтею з друзями!

Категорія: