Перегрузки это нештатные ситуации в работе электросети, на которые вы можете и не обратить внимание: незначительные сбои в работе бытовых электротехнических приборов, мерцание ламп в осветительных приборах и иные несущественные неполадки.
Реальная опасность заключается в том, что даже самые незначительные и кратковременные перегрузки могут привести к очень серьезным последствиям, вплоть до возгорания проводки и пожара в помещении, если электропроводка старая и изношенная, а бытовые электроприборы используются с нарушениями правил безопасной эксплуатации.
Таких неприятных, а иногда трагических последствий перегрузок в электросети можно легко избежать, если понимать причины возникновения перегрузок и знать способы защиты от них. Именно этим вопросам и посвящена наша статья.
Избыточная нагрузка электросети
Одновременное подключение к одной розетке нескольких мощных потребителей приводит к избыточной нагрузке на само гнездо и питающий его электрический провод. Результатом такого подключения может стать оплавление корпуса и деталей электрической розетки или даже возгорание электропроводки.
Рассмотрим конкретный пример: к двухгнездовой розетке подключают одновременно электрическую духовку и стиральный автомат. Оба прибора могут потребовать до 4 киловатт мощности.
Если электросеть защищена стандартным автоматическим прерывателем на 10 ампер, то он конечно сработает и разомкнет цепь. Сила тока в 10 ампер в пересчете на мощность (в сети с номинальным напряжением 220V) составит 2.2 кВт.
Вполне понятно, почему в описанной ситуации автомат сработал, защищая сеть от перегрузки.
В необдуманной попытке «перемудрить» законы физики, пользователь устанавливает более мощный автомат, на 20 ампер, который позволит одновременное подключение к розетке двух мощных потребителей, но в этом случае перегреется и начнет дымить и розетка и питающий ее провод. Дело в том, что и розетка и электропроводка тоже рассчитаны на стандартные 10 ампер.
Смысл приведенного примера в том, что если есть необходимость одновременного включения в работу нескольких мощных потребителей, то нужно позаботиться о замене электропроводки на провода, соответствующего увеличенной нагрузке сечения, об установке розетки, более устойчивой к перегрузкам, и об использовании подходящего автомата защиты.
В идеале, такие вопросы решаются на начальных этапах строительства дома, или перед капитальным ремонтом. Следует продумать схему размещения электротехнических приборов в жилище, разделить их на логические группы.
Предусмотреть устройство отдельных ветвей питания для каждой из групп, или индивидуальной проводки для особо мощных потребителей. Необходимо заблаговременно рассчитать сечение и длину проводов для каждой из ветвей, приобрести необходимое количество подходящих розеток и автоматов защиты.
Только таким образом можно надежно и эффективно защитить электросети от перегрузок, электрооборудование от порчи, а жилища от пожаров.
Что это значит, если сеть перегружена
В принципе, мы можем сказать, что перегруженная сеть получает слишком много запросов и не имеет возможности разрешить их все. Вот что происходит, когда к вышке сотовой связи, маршрутизатору или точке доступа подключено большое количество устройств.
Рассмотрим многополосное шоссе . Возьмем случай, когда мы едем на машине, и из четырех полос движения на одной из них почти нет незакрепленных автомобилей. Мы сможем водить машину без проблем, без остановок и пробок. Вместо этого предположим, что на том же четырехполосном шоссе есть три полностью занятых грузовиками и автобусами. Это вынуждает машины выезжать на четвертую полосу движения и испытывать проблемы с движением на хорошей скорости, а также возникают постоянные пробки.
Последний случай — пробки — случается с перегруженной сетью. Все, что мы делаем в Интернете, например отправляем e-mail, открытие браузера, воспроизведение потокового видео… Все это потребует транзакций. Каждая транзакция разбита на пакеты.
Чтобы все это можно было правильно развести, Система TCP / IP , который является протоколом, который позволяет нам перемещаться по сети так же, как и мы. Это то, что устанавливает соединения между компьютерами, и пакеты переходят с одного сайта на другой.
Что делать, если пакетов слишком много? Мы могли столкнуться с упомянутой перегрузкой сети. Это может вызвать ошибки, замедление работы и даже невозможность подключения к сети.
Износ электропроводки
Старые провода, многократно и во многих местах скрученные, изогнутые, пережатые, — первопричина всех проблем.
В местах изгибов и пережатий уменьшается сечение провода. Снижается пропускная способность. Рассыхается и трескается изолирующая оболочка проводов. Короткое замыкание и связанные с этим перегрузки, возгорание проводки становится всего лишь вопросом времени.
Итак:
- Проводите своевременный осмотр, ремонт и замену устаревшей электропроводки;
- Не экономьте на качественной электротехнике и на устройствах защиты электрооборудования и сетей;
- Изучайте соответствующую техническую литературу, а еще лучше, — пользуйтесь услугами профессиональных электромонтеров для периодических осмотров и регламентного обслуживания ваших электросетей и электротехнического оборудования.
Берегите жизнь и собственное здоровье, а также жизнь и здоровье живущих с вами по соседству людей от аварий и пожаров.
Способы контроля нагрева электрооборудования в процессе эксплуатации
Методы контроля нагрева электрооборудования
Для контроля нагрева электрооборудования применяют метод:
— термометра;
— сопротивления;
— термопары;
— инфракрасного излучения.
контроль нагрева электрооборудования по методу термометра
Метод термометра
применяют для измерения температуры доступных поверхностей. Используют ртутные (избегать, токсично!), спиртовые и толуоловые стеклянные термометры, погружаемые в специальные гильзы, герметически встроенные в крышки и кожухи оборудования.
Ртутные термометры
обладают более высокой точностью, но применять их в условиях действия электромагнитных полей не рекомендуется ввиду высокой погрешности, вносимой дополнительным нагревом ртути вихревыми токами.
При необходимости передачи измерительного сигнала на расстояние нескольких метров (например, от теплообменника в крышке трансформатора до уровня 2–3 м от земли) используют термометры манометрического типа
, например, термосигнализаторы ТСМ-10.
Термосигнализатор ТСМ-10
состоит из термобаллона и полой трубки, соединяющей баллон с пружиной показывающей части прибора. Термосигнализатор заполнен жидким метилом и его парами. При изменении температуры изменяется давление паров хлористого метила, который передается стрелке прибора. Достоинство манометрических приборов заключается в их вибрационной устойчивости.
Контроль нагрева электрооборудования термометром с указателем манометрического типа
Метод сопротивления основан на учете изменения величины сопротивления металлического проводника от его температуры. Для мощных трансформаторов и синхронных компенсаторов применяют термометры с указателем манометрического типа
. Схема включения дистанционного электротермометра показаны на рис. 22.
Рис. 22.
Дистанционный электротермометр манометрического типа
В дистанционном электротермометре стрелки указателя имеют два контакта для сигнализации температуры, заданной установкой. При замыкании контактов срабатывает соответствующее реле в схеме сигнализации.
Для измерения температуры в отдельных точках синхронных компенсаторов (в пазах для измерения стали, между стержнями обмоток для измерения температуры обмоток и других точках) устанавливаются терморезисторы
. Сопротивление резисторов зависит от температуры в точках измерения.
Терморезисторы изготовляют из платиновой или медной проволоки, их сопротивления калиброваны.
Схема измерения температур с помощью терморезистора показана на рис. 23.
Рис. 23.
Схема измерения температур с помощью терморезистора
Такой терморезистор R4 включается в плечо резистивного моста. В одну из диагоналей моста включается источник питания, в другую — измерительный прибор. Резисторы R1—R4 в плечах моста подбираются таким образом, что при номинальной температуре мост находится в равновесии, и ток в цепи прибора отсутствует.
При отклонении температуры в любую сторону от номинальной изменяется сопротивление терморезистора R4, нарушается баланс моста и стрелка прибора отклоняется, показывая температуру измеряемой точки. Перед измерением стрелка прибора должна находиться в нулевом положении.
Контроль нагрева электрооборудования с помощью термометров сопротивления
Средством дистанционного измерения температуры обмотки и стали статора генераторов, синхронных компенсаторов, температуры охлаждающего воздуха, водорода являются термометры сопротивления
, в которых также использована зависимость величины сопротивления проводника от температуры.
Конструкции термометров сопротивления разнообразны. В большинстве случаев — это бифилярно намотанная на плоский изоляционный каркас тонкая медная проволока, имеющая входное сопротивление 53 Ом при температуре 0 °С. В качестве измерительной части
, работающей в совокупности с термометрами сопротивления, применяют автоматические электронные мосты и логомеры, снабженные температурной шкалой.
Установку термометров сопротивления в статор машины выполняют при ее изготовлении на заводе. Медные термометры сопротивления укладывают между стержнями обмотки и на дно паза.
Контроль нагрева электрооборудования по методу термопары
Метод термопары основан на использовании термоэлектрического эффекта, т. е. температурной зависимости ЭДС, возникающей на концах электрической цепи из разнородных проводников при условии разности температур точки их спая и свободных концов этих проводников. Наиболее часто для измерений используют медь-константановые, хромель-копелевые, платино-родиевые термопары.
Если измеряемая температура не превышает 100–120 °С, то между термоЭДС и разностью температур нагретых и холодных концов термопары существует прямопропорциональная зависимость.
Откалиброванные термопары присоединяют к измерительным приборам компенсационного типа, потенциометрам постоянного тока и автоматическим потенциометрам, которые предварительно градуируют. С помощью термопар измеряют температуры конструктивных элементов турбогенераторов, охлаждающего газа, активных частей, например, активной стали статора.
Контроль нагрева электрооборудования по методу инфракрасного излучения
Метод инфракрасного излучения положен в основу приборов, измеряющих температуру по интенсивности или спектру инфракрасного излучения, испускаемого нагретыми поверхностями.
В энергетике получили применение как тепловизоры
(
термовизоры)
, так и
радиационные пирометры
. Тепловизоры обеспечивают возможность получения картины теплового поля исследуемого объекта и его температурного анализа. С помощью радиационного пирометра определяется только температура объекта контроля.
Очень часто тепловизор используется совместно с пирометром. Сначала с помощью тепловизора выявляют объекты с повышенным нагревом, а затем, используя пирометр, определяют его температуру. Поэтому точность измерения температуры определяется, прежде всего, параметрами применяемого пирометра.
Куда жаловаться и как компенсировать ущерб
Первоначально жалобу и требование о компенсации ущерба подают в компанию, с которой заключен договор. При этом необходимо детально описать, что произошло и почему виноватой считается именно эта фирма. Быстрее решаются вопросы по коллективным обращениям, нежели по индивидуальным. Поэтому в многоквартирных домах имеет смысл скооперироваться с соседями и подать одно требование. Необходимые контакты – адреса, телефоны, реквизиты – указаны в договоре (часто встречаются в квитанциях на оплату).
Сразу после инцидента необходимо вызвать электриков, чтобы зафиксировали факт ущерба и составили соответствующий акт. Сгоревшие приборы отвезти на экспертизу – следует обзавестись письменным подтверждением причины поломки устройств. К письменной претензии в энергетическую фирму прикладывают копии акта и заключения эксперта. В случае отказа руководства в возмещении убытков потребители могут обратиться с заявлением в суд. Составить грамотный иск можно самостоятельно по образцам на сайте суда или с помощью юриста.
Перегрузка по напряжению
Перегрузка по напряжению становится опасной, когда его амплитуда приближается к уровню пробоя полупроводникового элемента (транзистора или диода). Относительно IGBT и MOSFET критическое перенапряжение может воздействовать как на силовые («коллектор–эмиттер», «сток–исток»), так и на сигнальные выводы («затвор–эмиттер», «затвор–сток»). На рис. 2 показаны основные виды перегрузок на силовых терминалах полупроводниковых ключей в классической схеме стойки инвертора.
Рис. 2. Виды перегрузок по напряжению
В любой коммутационной цепи могут присутствовать внешние и внутренние перенапряжения, имеющие разную природу возникновения. «Внешнюю перегрузку» можно рассматривать как динамическое увеличение напряжения коммутации vK. Такая ситуация может наблюдаться в питающей контактной DC-сети или в любой системе силового питания постоянного тока. Увеличение DC-напряжения вызывается разными причинами, это происходит, например, при динамическом торможении электропривода или сбое в алгоритме управления импульсным выпрямителем.
«Внутреннее перенапряжение», как правило, генерируется при запирании силового ключа, работающего на индуктивную нагрузку LK (Dv = LK × di/dt), или возникновении осцилляций на паразитных контурах коммутационных цепей. Вот типовые примеры подобных ситуаций:
- Активное отключение тока нагрузки iL транзисторами S1 и S2 при нормальной работе инвертора: в импульсных источниках питания (SMPS) под LK понимается индуктивность рассеяния трансформатора, которая находится в пределах 1–100 нГн.
- Обратное восстановление (dirr/dt) при пассивном отключении быстрых диодов в режиме жесткой (HS) или плавной коммутации (ZCS). Конвертеры ZCS по принципу своей работы отличаются высокой индуктивностью коммутационной цепи, которая может достигать 10 мкГн.
- Высокая скорость отключения тока КЗ (десятки кА/мкс) в 2-уровневых инверторах со звеном постоянного тока.
- Активное аварийное отключение тока DC-шины в инверторах тока (Current Source Inverter, CSI).
Кроме указанных причин, перегрузка силового ключа может быть следствием статического или динамического небаланса при последовательном соединении транзисторов. Перенапряжения при нормальной работе преобразователей или в аварийном режиме могут иметь периодический (в диапазоне Гц и кГц) и апериодический характер.
Причины возникновения перенапряжений между сигнальными выводами:
- неисправность источника питания драйвера;
- обратная связь через емкость Миллера вследствие высокого значения dv/dt (например, в режиме КЗ);
- обратная связь по эмиттеру/истоку из-за высокой скорости коммутации di/dt;
- рост напряжения на затворе при активном ограничении;
- паразитные осцилляции в цепи затвора (колебательный процесс при коммутации силовой цепи, паразитные колебания между затворами параллельных ключей и т. д.).
