Pomóż w opracowaniu witryny, udostępniając artykuł znajomym!
Prawdopodobnie każdy czytelnik tego artykułu zwrócił uwagę na fakt, że większość urządzeń elektrycznych działających w sieci domowej jest zaprojektowana na napięcie 220 V / 50 Hz. Stąd wniosek - są to parametry, które zapewnia nam dostawca energii elektrycznej. Niestety, to nie do końca prawda. Możemy założyć, że woda z kranu jest całkowicie czysta, ale doświadczenie sugeruje, że zawiera zanieczyszczenia, które upośledzają smak. Te same „zanieczyszczenia”, w postaci dodatkowych częstotliwości i impulsów, płyną do odbiorcy energii elektrycznej. To jest ingerencja w sieć energetyczną.
Klasyfikacja zakłóceń
Wszystkie odchylenia sieci można sklasyfikować według dwóch kryteriów: źródła hałasu i rodzaju anomalii elektromagnetycznej.
Przyczyną zakłóceń sieci są:
- zjawiska naturalne (burza z piorunami, jonizacja powietrza przez zorze, itp.);
- efekty wywołane przez człowieka (wypadki na liniach, przełączanie urządzeń dużej mocy itp.);
- fale elektromagnetyczne pochodzenia naturalnego i sztucznego.
Przyczyny te mogą powodować szereg szumów impulsowych lub fal zniekształceń harmonicznych nałożonych na prąd sinusoidalny.
Obecność prądów impulsowych w sieci ma bardzo szkodliwy wpływ na pracę nowoczesnych urządzeń gospodarstwa domowego, często nasyconych elektroniką. Jeśli nie korzystasz z urządzeń ochronnych, urządzenia elektroniczne mogą zawieść, nie wspominając o jakości ich pracy. Oczywiście wrażliwe urządzenia są chronione przez wbudowane systemy tłumienia szumów, ale często wymagane są dodatkowe urządzenia zewnętrzne, na przykład zasilacze awaryjne, filtry sieciowe (rys. 1) i inne.
Przy zakłóceniach radiowych większość urządzeń domowych może działać normalnie. Ale odbiorniki radiowe, telewizory i niektóre urządzenia medyczne są na nie wrażliwe. Jednak nowoczesna cyfrowa elektronika radiowa jest dość dobrze zabezpieczona przed takimi zakłóceniami.
Zrozumienie przyczyn zniekształceń w sieci elektrycznej pomaga rozwiązać problemy ochrony sprzętu, świadomie podchodząc do wyboru optymalnych schematów tłumienia hałasu.
Źródła zakłóceń
Zarówno zjawiska naturalne, jak i różne urządzenia technogeniczne mogą zniekształcać sinusoidę prądu przemiennego. W rezultacie ich działania następują:
- krótkie spadki napięcia;
- odchylenia od parametrów częstotliwości nominalnej;
- zmiany w harmonicznych energii elektrycznej;
- bieżące wahania amplitudy;
- Szum wysokiej częstotliwości;
- impulsy impulsowe;
- szum w trybie wspólnym.
Omówmy pokrótce główne źródła powodujące te odchylenia.
Zapady napięcia.
Zjawisko to jest konsekwencją działania urządzeń przełączających w systemach zasilania. Dzieje się tak, gdy na liniach występują zwarcia w wyniku uruchomienia silnika elektrycznego dużej mocy, aw innych przypadkach związanych ze zmianami mocy obciążenia. Obecność takich krótkotrwałych zakłóceń jest nieunikniona, gdy wyzwalana jest automatyka ochronna i nie mogą one zostać wyeliminowane przez dostawcę energii elektrycznej.
Zmiany pasma przenoszenia.
Odchylenie od danej częstotliwości występuje w wyniku znaczącej zmiany prądu obciążenia. Jeśli poziom zużytej energii przekracza pojemność generowanych instalacji, generator obraca opóźnienie, co prowadzi do spadku częstotliwości. Przy małym obciążeniu zwiększa częstotliwość generowania.
Automatyzacja reguluje rozkład mocy, aż do odłączenia obciążeń, jednak zakłócenia częstotliwości w sieci są nadal obecne.
Harmoniczne.
Źródłem tego typu zniekształceń jest obecność w sieciach urządzeń o nieliniowej charakterystyce prądowo-napięciowej:
- podstacje konwerterów i prostowników;
- piece łukowe;
- transformatory;
- spawarki;
- telewizory;
- cyklokonwertery i wiele innych.
Przyczyną zniekształceń harmonicznych mogą być silniki elektryczne, zwłaszcza jeśli są zainstalowane na końcu długiej linii.
Odchylenie napięcia
Zmiany stabilności potencjału następują w wyniku okresowych skoków zużytego maksymalnego prądu. Źródłem zmian obciążenia są urządzenia do regulacji napięcia, na przykład transformatory z przełącznikami zaczepów pod obciążeniem.
Wykres ilustrujący krótkotrwałe przepięcie jest pokazany na rysunku 2 (fragment A - przedstawia skok impulsu).
Zakłócenia HF.
Stworzony pod wpływem pracujących urządzeń w zakresie wysokich częstotliwości. Zakłócenia HF powodowane przez urządzenia generujące sygnały o wysokim zakresie częstotliwości propagują się w powietrzu lub przez linie sieciowe.
Impulsy napięcia.
Typowe źródła: przełączanie urządzeń w sieciach i burze z piorunami.
Asymetria systemu trójfazowego.
Przyczyną takich zakłóceń jest często potężne obciążenie jednofazowe, zarówno domowe, jak i przemysłowe. Powodują przesunięcia kąta fazowego i niedopasowania amplitudy. Wyłączając zasilanie urządzeń pobierających prąd o dużej mocy, można wyeliminować problem.
Sposoby ochrony
Niestety nie możemy kontrolować jakości sieci elektrycznej, ale ochrona urządzeń gospodarstwa domowego jest całkiem realna. W zależności od rodzaju zniekształcenia, na które wrażliwe jest dane urządzenie elektryczne, wybierz odpowiednią metodę ochrony. Różne urządzenia zewnętrzne, wbudowane obwody elektryczne, a także ekranowanie elementów konstrukcyjnych i uziemiających pomagają obniżyć poziom hałasu.
Przykład tłumienia zakłóceń pokazano na rysunku 3.
Obowiązują następujące urządzenia zewnętrzne:
- regulatory napięcia;
- IBT;
- przetwornice częstotliwości;
- transformatory regulowane;
- filtry mocy i kaskady filtracyjne (schemat schematyczny prostego filtra pokazano na rysunku 4).
Szczególnie trudna jest eliminacja zniekształceń impulsowych wysokiej częstotliwości w zakresie kilkudziesięciu MHz. Często ochrona stosowana bezpośrednio do źródła zakłóceń jest wykorzystywana do tych celów.
Zastosowanie stabilizatorów napięcia jest uzasadnione w przypadku występowania regularnych zapadów napięcia w sieci domowej. Przy stałym niskim lub wysokim prądzie lepiej jest użyć transformatora.
Komputery o wysokim poziomie bezpieczeństwa i inna wrażliwa elektronika mają bespereboynik. Rysunek 5 przedstawia zdjęcie zasilacza awaryjnego do ochrony komputera.
W tych urządzeniach zaimplementowano kilka funkcji ochronnych, ale główną z nich jest zasilanie urządzeń na kilka minut, a następnie ich prawidłowe wyłączenie. Aby osiągnąć maksymalny poziom ochrony, logiczne jest preferowanie nieprzerwanego zasilania.
Metody pomiarowe
Czy można zobaczyć zakłócenia sieci?
Przy pomocy instrumentów można nie tylko zobaczyć obecność zakłóceń, ale także oszacować ich wielkość i określić charakter wyglądu. Istnieją specjalne precyzyjne przyrządy do pomiaru różnych odchyleń w sieciach. Najczęstszym z nich jest zwykły oscyloskop.
Urządzenie posiada wyświetlacz (ekran), na którym wyświetlany jest oscylogram mierzonego prądu. Działając z różnymi trybami oscyloskopu, możliwe jest dokładne określenie natury i poziomu hałasu.
Przykładowy przebieg przedstawiono na rysunku 6.
Oscylogram pokazuje, jak główny sygnał jest otoczony przez prądy pasożytnicze, które muszą zostać odcięte. Analizując naturę zniekształceń, możesz wybrać metodę ich tłumienia. Często wystarczy zastosować ogranicznik przepięć, aby pozbyć się typowych zakłóceń wpływających na działanie urządzeń.