Уровни напряжения

Введение

Настоящий стандарт устанавливает номинальные напряжения для электрических систем, сетей, цепей и оборудования переменного и постоянного тока, которые применяют в странах — членах Международной электротехнической комиссии.

Настоящий стандарт по построению, последовательности изложения требований, нумерации разделов и подразделов полностью соответствует стандарту IEC 60038:2009. По сравнению со стандартом IEC 60038:2009 настоящий стандарт дополнен обновленными ссылками на международные стандарты и определениями терминов.

Наименьшее используемое напряжение в Таблице А.1 Приложения А настоящего стандарта определено для максимального падения напряжения между вводом в электроустановку пользователя и электрооборудованием, которое равно 4%. Такое максимальное падение напряжения в электрических цепях электроустановки было указано в ранее действовавшем стандарте IEC 60364-5-52:2001. В Таблице G.52.1 действующего в настоящее время стандарта для электроустановок, подключаемых к электрическим сетям общего пользования IEC 60364-5-52:2009, установлены иные значения максимального падения напряжения:

для электрических светильников — 3%;
для других электроприемников — 5%.

1.7.86

Изолирующие (непроводящие) помещения, зоны и
площадки могут быть применены в электроустановках напряжением до 1 кВ, когда
требования к автоматическому отключению питания не могут быть выполнены, а
применение других защитных мер невозможно либо нецелесообразно.

Сопротивление относительно локальной земли изолирующего
пола и стен таких помещений, зон и площадок в любой точке должно быть не менее:

50 кОм при номинальном напряжении электроустановки до 500 В
включительно, измеренное мегаомметром на напряжение 500 В;

100 кОм при номинальном напряжении электроустановки более
500 В, измеренное мегаомметром на напряжение 1000 В.

Если сопротивление в какой-либо точке меньше указанных,
такие помещения, зоны, площадки не должны рассматриваться в качестве меры
защиты от поражения электрическим током.

Для изолирующих (непроводящих) помещений, зон, площадок
допускается использование электрооборудования класса 0 при соблюдении, по
крайней мере, одного из трех следующих условий:

1) открытые проводящие части удалены одна от другой и от
сторонних проводящих частей не менее чем на 2 м. Допускается уменьшение этого
расстояния вне зоны досягаемости до 1,25 м;

2) открытые проводящие части отделены от сторонних
проводящих частей барьерами из изоляционного материала. При этом расстояния, не
менее указанных в пп.1, должны быть обеспечены с одной стороны барьера;

3) сторонние проводящие части покрыты изоляцией,
выдерживающей испытательное напряжение не менее 2 кВ в течение 1 мин.

В изолирующих помещениях (зонах) не должен
предусматриваться защитный проводник.

Должны быть предусмотрены меры против заноса потенциала на
сторонние проводящие части помещения извне.

Пол и стены таких помещений не должны подвергаться
воздействию влаги.

Параметры напряжения

Перед тем, как вы скажите, что напряжение в вашей сети не соответствует норме и заявите свою претензию в энергоснабжающую организацию, необходимо знать эту норму. Диапазон отклонения напряжения устанавливается в нормальном режиме: δUyнор= ± 5 %, в предельно допустимом: δUyпред= ± 10 % от номинального значения.

В России номинальное напряжение бытовой сети Uном = 230 Вольт (В), верхний диапазон составляет 242 В. Для Uном = 380 В, верхний диапазон равен 418 В. Если напряжение выше этих диапазонов и по этой причине вышли из строя электробытовые приборы, вы вправе пожаловаться в энергоснабжающую организацию.

Виды указателей напряжения

Индикаторы напряжения бывают:

с неоновой лампой;
со светодиодами, работающие от батареек;
с жидкокристаллическим дисплеем;
бесконтактные;
многофункциональные.

Указатели с неоновыми лампами – самые дешевые. Их недостатки – малое напряжение зажигания и недостаточная яркость свечения. При ярком освещении их приходится прикрывать рукой, чтобы увидеть, светится ли лампа.

У светодиодных индикаторов порог зажигания меньше. Наличие батарейки позволяет выполнять с их помощью «прозвонку» цепей и использовать указатель, как бесконтактный. Если взяться за жало индикаторной отвертки и поднести ее торец с проводу, находящемуся под напряжением, лампочка загорится. Но, если она не загорится, это не будет доказательством отсутствия напряжения.

Недостаток светодиодных указателей – они светятся от наводок в проверяемой цепи, показывая «фазу» там, где ее нет.

Общий недостаток неоновых и светодиодных указателей – наличие пружинки, которая со временем ослабевает. Контакт внутри индикатора нарушается, и он перестает работать.

Этого недостатка лишены индикаторы с дисплеями и бесконтактные указатели напряжения. У индикаторов с дисплеями та же чувствительность, что и у светодиодных. Но они распознают наводки в цепях, указывая на дисплее значение напряжения ниже, чем 220В. Зато их показания не видно в темноте.

Бесконтактные указатели работают от батареек. Если их включить и поднести к фазному проводнику, они издают световой и звуковой сигналы. Это удобно при проверке полного отсутствия напряжения, но неприменимо в случаях определения «фазы» на проводниках, находящихся близко друг к другу. Для этого нужен контактный указатель.

Многофункциональные индикаторы представляют собой мультиметр, совмещающий функции омметра, вольтметра и бесконтактного указателя.

Каждый из указателей имеет недостатки и достоинства. Выбирая индикатор напряжения для собственных нужд, помните: хороший указатель – это тот, которым Вы. Главное – научиться верно понимать сигналы указателя.

Индикатор переменного и постоянного напряжения до 600 В

Следующий вариант представляет собой немного более сложную систему, из-за наличия в схеме кроме уже известных нам элементов, двух транзисторов и емкости. Но универсальность этого индикатора вас приятно удивит. Ему доступна безопасная проверка наличия напряжения от 5 до 600 В, как постоянного, так и переменного.

Основным элементом схемы индикатора напряжения выступает полевой транзистор (VT2). Пороговое значение напряжения, которое позволит сработать индикатору фиксируется разностью потенциалов затвор-исток, а максимально возможное напряжение определяет падение на сток-истоке. Он выполняет функции стабилизатора тока. Через биполярный транзистор (VT1) осуществляется обратная связь для поддержания заданного значения.

Принцип работы светодиодного индикатора заключается в следующем. При подаче на вход разности потенциалов, в контуре возникнет ток, значение которого определяется сопротивлением (R2) и напряжением перехода база-эмиттер биполярного транзистора (VT1). Для того чтобы слабенький светодиод загорелся, достаточно тока стабилизации 100 мкА. Для этого сопротивление (R2) должно быть 500-600 Ом, если напряжение база-эмиттер примерно 0,5 В. Конденсатор (С) необходим неполярный, емкостью 0,1 мкФ, служит он защитой светодиода от скачков тока. Резистор (R1) выбираем величиной 1 МОм, он исполняет роль нагрузки для биполярного транзистора (VT1). Функции диода (VD) в случае индикации постоянного напряжения – это проверка полюсов и защита. А для проверки переменного напряжения он играет роль выпрямителя, срезая отрицательную полуволну. Его обратное напряжение должно быть не меньше 600 В. Что касается светодиода (HL), то выбирайте , для того, чтобы его свечение при минимальных токах было заметно.

Правила выбора индикатора скрытой проводки

Модели индикаторов скрытой проводки, в большинстве своем, гарантируют описанную в инструкции функциональность.

При приобретении детектора сохраняйте чек, упаковку и гарантийный талон. В случае неработоспособности прибора всегда можно обменять его на более подходящую модель с доплатой

Однако есть особенности выбора, о которых обычный человек не задумывается при покупке специализированного электрооборудования.

Именно они и перечислены в виде списка правил:

Физические параметры иностранных электросетей могут сильно отличаться от отечественных, поэтому не стоит покупать ИПС, которые не сертифицированы в рамках национального законодательства.
Нужно учитывать материал стен в месте предполагаемого использования прибора и глубину залегания проводки.
При определении мест залегания неактивной проводки необходимы приборы с датчиками металла.
После покупки прибора желательно проверить его работоспособность в магазине. Глубину обнаружения можно оценить, заслонив кабель керамической плиткой, деревянной доской или листом пенопласта.
Бюджетные модели из-за простоты конструкции могут быть более долговечны, чем ИСП со сложными электронными схемами.

При покупке детектора скрытой проводки обязательно нужно консультироваться с продавцом, потому что при самостоятельном выборе есть большая вероятность, что приобретенное оборудование не будет полностью соответствовать поставленным перед ним задачам.

С востребованными на рынке моделями детекторов, позволяющих с точностью определять положение трассы скрытой проводки, ознакомит следующая фото-подборка:

Гост класс напряжения наибольшее рабочее напряжение

МКС 29.020 ОКП 01 1000

Дата введения 1993-01-01

1. ПОДГОТОВЛЕН И ВНЕСЕН Техническим комитетом ТК 117 «Энергоснабжение»

2. УТВЕРЖДЕН И ВВЕДЕН В ДЕЙСТВИЕ Постановлением Госстандарта России от 26.03.92 N 265

4. ВВЕДЕН ВПЕРВЫЕ

5. ССЫЛОЧНЫЕ НОРМАТИВНО-ТЕХНИЧЕСКИЕ ДОКУМЕНТЫ

Обозначение НТД, на который дана ссылка

6. ПЕРЕИЗДАНИЕ. Февраль 2005 г.

Настоящий стандарт распространяется на:

— системы электропередачи, распределительные сети и системы электроснабжения потребителей переменного тока, в которых используют стандартные частоты 50 или 60 Гц при номинальном напряжении, превышающем 100 В, а также оборудование, работающее в этих системах;

— тяговые сети переменного и постоянного тока;

— оборудование постоянного тока с номинальным напряжением ниже 750 В и переменного тока номинальным напряжением ниже 120 В и частотой (как правило, но не только) 50 или 60 Гц. К такому оборудованию относятся батареи первичных или вторичных элементов питания, другие источники электропитания переменного или постоянного тока, электрооборудование (включая промышленные установки и средства телекоммуникации), различные электроприборы и устройства.

Влияние и последствия низкого напряжения на электроприборы

Пониженное напряжение отражается на бытовых электроприборах следующим образом:

Происходит существенно ухудшение пусковых характеристик электродвигателей и компрессорных установок. В частности, превышает норму пусковой ток, что может привести критическому перегреву обмоток.
Изменяются основные параметры и эксплуатационные характеристики электрических приборов, например, на нагрев воды бойлером занимает больше времени из-за слабой мощности.
Понижается интенсивность светового потока у ламп с нитью накала. Примечательно, что перепады в сети не приводят к снижению яркости энергосберегающих и светодиодных источников с импульсными источниками питания. Качественные модели могут работать и с сетевым напряжением 140 Вольт, но при этом снижается ресурс устройства.
Снижение яркости лампы накаливания – характерный признак падения напряжения
Повышение силы тока и как следствие перегрев проводов линий сети частного дома, что может привести к разрушению изоляции.
Сбои в работе электроники.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что наиболее подвержены пагубному воздействию пониженного (маленького) напряжения те устройства, конструкция которых включает в себя электродвигатель или компрессор. К таковым относится большая часть бытовых электроинструментов, холодильные установки, насосное оборудование и т.д. Встроенная защита такого оборудования может не позволить включить приборы, если напряжение скачет или существенно ниже нормы. Нештатные режимы работы снижают ресурсы оборудования, что приводит к уменьшению срока эксплуатации.

Менее подвержена влиянию техника, оснащенная импульсными БП с широким диапазоном входных напряжений. На нагревательном оборудовании «проседание» практически не отражается, единственное, что наблюдается — снижение мощности по сравнению с нормальным напряжением. Исключение — устройства с электронным управлением.

Виды стабилизаторов

На данный момент существует три типа стабилизаторов, отличающихся друг от друга по принципу выравнивания:

Цифровые.
Релейные.
Сервоприводные.

Самыми практичными, удобными и надежными считаются цифровые или электронные устройства. Они работают за счет наличия тиристорных ключей. Основное достоинство таких систем – минимальное время срабатывания, абсолютная бесшумность, небольшие размеры. Из минусов – цена, они обычно на 30-50% дороже остальных устройств.

Релейные системы относятся к среднему ценовому сегменту. Они работают за счет коммутации силовых реле, включающих и выключающих соответствующие обмотки на трансформаторе. Релейные стабилизаторы напряжения для дома считаются оптимальными. Основные плюсы устройства – доступные цены, быстрая скорость срабатывания. Минус – непродолжительный срок службы. Обычное реле выдерживает примерно 40-50 тысяч переключений, после чего контакты изнашиваются и начинают залипать. Если у вас довольно стабильная сеть, то релейная система проработает у вас несколько лет. Но если провалы случаются несколько раз в день, то оно может выйти из строя за полтора-два года.

Устройства сервоприводного типа имеют низкую стоимость и работают за счет изменения количества задействованных трансформатором витков. Их переключение происходит за счет движения сервопривода, переключающего контакт, как на реостате. Основной плюс этих систем – доступная цена. Минус – низкая надежность и долгое время срабатывания.

Начало электрификации в США.

Первые лампы были дуговыми, они светились электрическим разрядом, горящим на открытом воздухе, зажигаемым между двумя угольными электродами. Экспериментаторы того времени довольно быстро установили, что именно при 45 вольтах дуга становится более устойчивой, однако для безопасного зажигания, последовательно с лампой подключали резистивный балласт, на котором падало в процессе работы лампы около 20 вольт.

Так, долгое время применялось постоянное напряжение 65 вольт. Затем его повысили до 110 вольт, чтобы можно было последовательно включить в сеть сразу две дуговые лампы.

Эдисон был фанатичным сторонником систем постоянного тока, и генераторы постоянного тока Эдисона поначалу так и работали, подавая в потребительские сети 110 вольт постоянного напряжения.

Но технология постоянного тока Эдисона была очень-очень затратной, экономически не выгодной: нужно было прокладывать много толстых проводов, да и передача от электростанции до потребителя не превышала расстояния в несколько сотен метров, поскольку потери при передаче были огромны.

Позже была введена трехпроводная система постоянного тока на 220 вольт (две параллельные линии по 110 вольт), однако существенно положение относительно экономичности такой передачи не улучшилось.

Позже Никола Тесла разработал свои, совершенно новаторские генераторы переменного тока, и внедрил экономически более эффективную систему передачи электроэнергии при высоком напряжении в несколько тысяч вольт, и электроэнергию можно стало передавать на тысячи метров, потери при передаче снизились в десятки раз. Постоянный ток Эдисона не выдержал конкуренции с переменным током Тесла.

Трансформаторы на железе понижали высокое напряжение до 127 вольт на каждой из трех фаз, подавая его потребителю в виде переменного тока. При работе генераторов переменного тока, приводимых в движение паром или падающей водой, роторы их вращались с частотой от 3000 оборотов в минуту и даже больше. Это позволяло лампам не мерцать, асинхронным двигателям нормально работать, выдерживая номинальные обороты, а трансформаторам — преобразовывать электричество, повышать и понижать напряжение.

Между тем, в СССР напряжение сетей до 60-х годов оставалось на уровне 127 вольт, затем с ростом производственных мощностей его подняли до привычных нам теперь 220 вольт.

Доливо-Добровольский, так же как и Тесла, исследовавший возможности переменного тока, предложил использовать для передачи электроэнергии именно синусоидальный ток, а частоту предложил установить в пределах от 30 до 40 герц. Позже сошлись на 50 герцах в СССР и на 60 герцах — в США. Эти частоты были оптимальными для оборудования переменного тока, во всю работавшего на многих заводах.

Частота вращения двухполюсного генератора переменного тока составляет 3000 либо максимум 3600 оборотов в минуту, и дает как раз частоты 50 и 60 Гц при генерации. Для нормальной работы генератора переменного тока, частота должна быть не менее 50-60 Гц. Промышленные трансформаторы без проблем преобразуют переменный ток данной частоты.

Сегодня принципиально можно повысить частоту передачи электроэнергии до многих килогерц, и сэкономить таким образом на материалах проводников в ЛЭП, однако инфраструктура остается приспособленной именно для тока частотой 50 Гц, она была так спроектирована изначально по всему миру, генераторы на атомных электростанциях вращаются с все той же частотой 3000 оборотов в минуту, имеют всё ту же пару полюсов. Поэтому модификация систем генерации, передачи и распределения электроэнергии — вопрос отдаленного будущего. Вот почему 220 вольт 50 герц остаются у нас пока стандартом.

Напряжение электросети, розетки, штепсели, переходники и адаптеры — вот то, о чем должен подумать каждый турист, который отправляется в незнакомую страну. Это особенно актуально в современном мире, когда подавляющее большинство людей путешествуют со своими личными электронными приборами, требующими постоянной подзарядки — от фотоаппаратов и мобильных телефонов до ноутбуков и систем навигации. Во многих странах вопрос решается просто — с помощью переходника.

Однако вилки и розетки — это только «полбеды». Напряжение в сети также может быть отличным от привычного на родине — и об этом стоит знать и помнить, иначе можно испортить прибор или зарядное устройство. Например, в Европе и большинстве азиатских стран напряжение варьируется от 220 до 240 вольт. В Америке и Японии в два раза меньше — от 100 до 127 вольт. Если прибор, рассчитанный на американское или японское напряжение, вставить в розетку в Европе — он сгорит.

Что такое среднее значение переменного напряжения?

Ещё одним параметром переменного напряжения, который его характеризует, является средним значением переменного напряжения. В отличие от действующего значения переменного напряжения, которое характеризует работу переменного напряжения, среднее значение напряжения характеризует количество электричества, которое перемещается из одной точки цепи в другую, под действием переменного напряжения. Среднее значение напряжения за период определяется следующим выражением

где Т – период переменного напряжения,

f_u(t) – функциональная зависимость напряжения от времени.

Таким образом, среднее значение переменного напряжения численно будет равно высоте прямоугольника с основанием T, площадь которого равна площади, ограниченной функцией f_u(t) и осью Ox за период Т.

Среднее значение переменного напряжения.

В случае синусоидальной функции, можно говорить только о среднем значении за полупериод, так как в течение всего периода положительная полуволна компенсируется отрицательной полуволной, и тогда среднее за период напряжение будет равно нулю.

Таким образом, среднее за полупериод Т/2 значение переменного напряжения синусоидальной формы будет равно

где U_m – максимальное значение напряжения или амплитуда,

ω –угловая частота, скорость изменения аргумента (угла).

Какие коэффициенты, характеризуют переменное напряжение?

Иногда возникает необходимость охарактеризовать форму переменного напряжения. Для этой цели существует ряд параметров данного переменного напряжения:

1. Коэффициент формы переменного напряжения k_ф – показывает как относится действующее значение переменного напряжения U к его среднему значению U_cp.

Так для синусоидального напряжения коэффициент формы составит

2. Коэффициент амплитуды переменного напряжения k_а – показывает как относится амплитудное значение переменного напряжения U_m к его действующему значению U

Так для синусоидального напряжения коэффициент амплитуды составит

На сегодня всё, в следующей статье я рассмотрю прохождение переменного напряжения через сопротивление, индуктивность и емкость.

Теория это хорошо, но без практического применения это просто слова.Здесь можно всё сделать своими руками.

3 Термины и определения

В настоящем стандарте применены термины по IEC 61557-1, а также следующие термины с соответствующими определениями:

3.1 ток короткого замыкания (fault current) : Ток, проходящий в землю вследствие повреждения изоляции.

3.2 установленный отключающий дифференциальный ток (rated residual operating current) : Ток короткого замыкания, на который рассчитано УЗО-Д.

3.3 отключающий дифференциальный ток (residual operating current) : Ток короткого замыкания, который вызывает срабатывание УЗО-Д.

3.4 испытательный резистор (test resistance) : Резистор, с помощью которого имитируется ток короткого замыкания при проведении испытаний.

3.5 общее сопротивление заземления (total earthing resistance) : Сопротивление между основным зажимом заземления и землей._______________ IEC 60050-826:1982, International Electrotechnical Vocabulary — Part 826: Electrical installations (Международный электротехнический словарь — Глава 826: Электрические установки зданий) заменен на новую версию IEC 60050-826:2004, International Electrotechnical Vocabulary — Part 826: Electrical installations (Международный электротехнический словарь — Глава 826: Электрические установки зданий), в котором данное определение более не применяют.

Что такое действующее напряжение переменного тока?

Как я писал выше, одним из основных параметров переменного напряжения является амплитуда U_m, однако использовать в расчётах данную величину не удобно, так как временной интервал в течение, которого значение напряжения u равно амплитудному U_m ничтожно мал, по сравнению с периодом Т напряжения. Использовать мгновенное значение напряжения u, также не очень удобно, вследствие больших объёмов расчётов. Тогда возникает вопрос, какое значение переменного напряжения использовать при расчётах?

Для решения данного вопроса необходимо обратиться к энергии, которая выделяется под воздействием переменного напряжения, и сравнить её с энергией, которая выделяется под воздействием постоянного напряжения. Для решения данного вопроса обратимся к закону Джоуля – Ленца для постоянного напряжения

Для переменного напряжения мгновенное значение выделяемой энергии составит

где u – мгновенное значение напряжения

Тогда количество энергии за полный период от t = 0 до t₁ = T составит

Приравняв выражения для количества энергии при переменном напряжении и постоянном напряжении и выразив полученное выражение через постоянное напряжение, получим действующее значение переменного напряжения

Получившееся выражение, позволяет вычислить действующее значение напряжение U для периодического переменного напряжения любой формы. Из выше изложенного можно сделать вывод, что действующее значение переменного напряжения называется такое постоянное напряжение, которое за такое же время и на таком же сопротивлении выделяет такую же энергию, которая выделяется данным переменным напряжением.

Действующее значение синусоидального напряжения.