Aumento di potenza

L'aumento di potenza è un nome populista per vari tipi di interruzioni e picchi di tensione nella rete di alimentazione. Il termine non si trova nella letteratura scientifica e professionale.

Informazioni generali

Le interruzioni di corrente di solito non sono pericolose, le ascese sono considerate in letteratura. Il termine salto piuttosto significa cambio rapido. Visivamente, questo si riflette nel lampeggiare delle lampadine. I dispositivi di illuminazione a scarica a LED e gas sono alimentati dai driver e non mostrano cambiamenti nelle prestazioni a seguito di variazioni di tensione. O almeno, questo è espresso molto più debole.

Di conseguenza, nell'attuale era, l'espressione che i salti di tensione non sarebbero sorti. Un forte effetto viene notato nelle cooperative di garage in cui vengono utilizzate singole macchine di saldatura in violazione delle norme. Consumano una notevole potenza dalla rete. La capacità del trasformatore locale è limitata, si verifica un guasto di tensione. Di norma, le conseguenze sfortunate non avvengono,

sopporta il fenomeno: l'aumento della tensione è causato da vari fattori. La differenza di potenziale cresce così rapidamente che a volte si rompe attraverso l'isolamento elettrico. Il fenomeno non è chiamato un'impennata, ma un sovraccarico. In base ai fattori che hanno causato la situazione, si distinguono i seguenti fattori:

1. Sovratensioni interne che si verificano quando l'apparecchiatura viene accesa e spenta. Ciò è particolarmente vero per i carichi induttivi in ​​grado di immagazzinare una quantità significativa di energia: motori, trasformatori. I blocchi di compensazione del condensatore causano anche sovratensione o affondamento. Quando si regola la reattanza, è evidente un forte assorbimento o ritorno di energia.
2. Le sovratensioni atmosferiche sono causate su linee da fulmini, scariche d'arco, raggiungendo milioni di volt.È vero, in breve tempo: decine di microsecondi. Le sovratensioni interne sono molto più lunghe - 50-100 ms.

Le sovratensioni interne non superano il valore nominale superiore a 2,5 - 3,5 volte.

Thunderstorms

Ancora oggi non esiste una singola teoria di ciò che sta accadendo nelle nuvole temporalesche. Lo studio ha coinvolto più Benjamin Franklin e Lomonosov. L'intensità dell'atmosfera terrestre è di 100 V / m. Una caratteristica inerente alla Terra è l'aumento del numero di portatori di carica gratuiti con altezza. Ciò è spiegato dalla radiazione cosmica, che emana anche dal sole. Ad un'altitudine di 80 km, la conduttività dell'aria, nonostante la sua bassa densità, è 3 miliardi di volte superiore a quella della superficie del pianeta. Questo è paragonabile all'acqua dolce. I fisici

rappresentano la Terra come un grande condensatore sferico. Un rivestimento diventa la superficie del terreno, per lo meno conducendo corrente elettrica, e il secondo - la ionosfera. Il dielettrico è uno strato atmosferico di aria. Caricando le forze della natura con questa gigantesca capacità, l'universo provoca numerosi processi che si svolgono a diverse altezze.

Tra il terreno e l'altezza di 80 km, la tensione raggiunge i 200.000 V, che è un po 'paragonata a quella che si ottiene in una nube temporalesca per elettrificazione. Costantemente c'è una corrente di 1400 A tra cielo e terra, ma la densità è bassa a causa della grande area del pianeta. Moltiplicando due quantità, trova il componente di potenza di 300 MW.

Durante l'attrito, le cariche libere si accumulano nelle nubi temporalesche. Sotto l'influenza del campo della Terra sono stratificati. Questo succede in elettroforo. Se l'aria avanza poco alla volta, l'acqua evaporata pura è considerata un isolante con un coefficiente di permeabilità di 81. Si forma una nube sciolta, simile a un conduttore in un campo elettrico. Le cariche sulla sua superficie sono distribuite per bilanciare l'esposizione esterna applicata.

Il vento inizia a soffiare, l'umidità sale da terra, si formano molte piccole gocce. Sulla loro superficie, la grande curvatura della forma crea una maggiore tensione, che fa sì che le cariche positive scorrano verso la superficie del pianeta, e quelle negative salgono nella direzione della ionosfera. Il condensatore viene caricato e la sua energia viene moltiplicata mediante l'uso di un dielettrico sotto forma di una nuvola. Di conseguenza, la tensione sulla superficie della nuvola raggiunge i 30 kV / cm. Questo è decine di migliaia di volte il valore normale.

La nuvola è troppo pesante per salire e in contatto con la ionosfera, lo shock principale viene ricevuto dalla Terra. La ionizzazione inizia sulla superficie della nuvola, quindi l'arco si muove lungo una traiettoria casuale nella direzione di una minore resistenza. Finché la nuvola è un dielettrico, il percorso è per lo più chiuso, il fulmine cade a terra.

Le parti superiori degli oggetti con messa a terra hanno zero potenziale, spesso diventando un bersaglio. Un albero bagnato conduce una buona carica e quindi serve come punto del colpo più probabile. L'arco risultante e la tensione di passaggio uccidono tutto ciò che si trova nelle vicinanze. Spesso l'obiettivo diventa un palo o un parafulmine. Campi elettromagnetici di incredibile robustezza creano pickup potenti nella linea, che causano sovratensioni. Pertanto, è necessario spegnere l'elettronica durante i temporali.

Sovratensione atmosferica

Descrizione qualitativa di Lightning Strike

La forma di un impulso di corrente temporale ha la forma di un triangolo con un fronte in forte aumento e un declino relativamente delicato. L'intero processo richiede decine di microsecondi. L'impulso corrente può avere un'ampiezza di 200 kA, il che causa un aumento di tensione regolare attraverso il carico in proporzione alle dimensioni delle resistenze di queste sezioni.

La linea e il consumatore formano un divisore resistivo. A seconda del rapporto delle loro resistenze, viene calcolato l'effetto totale. Ad esempio, con una corrente a trasformatore di tensione negativa scorrerà nella sua direzione, perché il potenziale del cielo è superiore a qualsiasi classe di tensione utilizzata dall'umanità.La scarica del fulmine consiste in una serie di impulsi veloci, di cui tre parti:

1. Una corrente relativamente piccola, lunga e che aumenta gradualmente del leader.
2. L'impulso principale, breve, potente. Segmento Afterglow
3. .Rappresenta una diminuzione graduale della corrente a zero, diventa un riflesso della parte principale lungo l'asse del tempo.

Gli impulsi in un fascio possono essere fino a 20, ma più spesso - due o tre, l'ampiezza diminuisce gradualmente. Una volta che una nuvola è un dielettrico, la scarica di un fulmine appare come un flusso di elettroni sulla terra. Dopo il primo picco, la loro densità superficiale diminuisce bruscamente, i trasportatori si precipitano da altre parti della nuvola. Il potenziale sta crescendo di nuovo, lungo il percorso fresco di aria ionizzata di nuovo precipita verso il basso. Questo accade fino a quando la tensione della nube non scende al limite dove la scarica dell'arco è impossibile.

Il fulmine si verifica simultaneamente in due punti. Quando il flusso di elettroni inizia a muoversi verso il basso, elettrizza la terra con influenza e la risultante differenza di potenziale ionizza l'aria vicino al suolo. Allo stesso tempo, due leader si stanno muovendo uno verso l'altro:

• è in calo - negativo;
• up - positivo.

Di norma, lo spinterometro è minimo rispetto ad una certa altezza: un albero, un albero, un picco di montagna. Lo scarico scorre esattamente qui. Il potenziale è scarsamente distribuito dai dielettrici, i fulmini colpiscono gli oggetti ben protetti che sono sotto il potenziale del suolo. Ciò spiega il fatto che lo scarico raramente colpisce strutture strategiche come i laghi petroliferi. Essendo un dielettrico, il combustibile naturale è in grado di accumulare una carica, ma lo conduce male.

Il fulmine colpisce spesso l'oceano. L'acqua di mare è considerata un elettrolita eccellente, i corpi idrici non possono essere considerati nel contesto dell'olio. Ora i lettori possono facilmente immaginare a cosa porterà la macchia d'olio sull'acqua. Dicono che il petrolio è anche peggio: il suo strato è affondato lungo la traiettoria della Corrente del Golfo ed è ora nel mezzo dell'oceano. Conduttore

Gli impulsi mostrati in figura non sono simmetrici. Il loro fronte è più ripido di una recessione. I parametri degli impulsi sono mostrati nella tabella, spesso osservati e le deviazioni massime in entrambe le direzioni. Secondo le statistiche, solo il 2% delle correnti dei fulmini raggiunge un valore di 100 kA, la metà delle quali si trova nell'area fino a 18 kA.

Conseguenze dei fulmini

È stato stabilito che lo scarico può fondere i fili delle linee di comunicazione o piccoli fusibili. Nonostante la breve durata, gli impulsi trasportano molta energia. Le sovratensioni indotte da un fulmine sono suddivise in due categorie:

1. Colpo diretto. Corrente indotta da
2. .

L'entità della sovratensione è influenzata dalla corrente dell'impulso del fulmine e dalla pendenza del fronte. Con un colpo diretto secondo la legge di Ohm è possibile trovare una tensioneSupponiamo che l'impedenza di linea sia 10 ohm e che l'impedenza di ingresso del televisore sia di 500 ohm. Con un impulso di corrente di 20 kA, otteniamo la tensione al carico U = 500 x 20.000 / 510 = 19,6 kV.È chiaro che una tale minaccia non viene trascurata, sulle linee elettriche i cavi sono protetti da parafulmini. A seconda della classe di tensione dell'evento sono diversi.

Oltre all'impatto diretto, il potenziale slittamento è causato dal fenomeno della tensione di gradino. Il filo è solitamente collegato a terra attraverso un neutro, ogni pilastro della linea elettrica è collegato a terra. Di conseguenza, si formano dei ponti attraverso i quali scorre la corrente nelle parti metalliche dell'attrezzatura. Questo è il motivo per cui il palo viene fornito con una serie di isolatori. Tuttavia, la precauzione non risparmia e le correnti di Arago-Foucault sono indotte nella linea, causando picchi di corrente. Il valore è calcolato secondo la formula mostrata in figura( nel numeratore, la corrente di fulmine e l'altezza di sospensione della linea, nel denominatore, la distanza dal punto di impatto al percorso della posa della linea elettrica).

Allo scopo di ridurre ulteriormente il danno, si consiglia di prendere l'impedenza d'onda di una linea da un filo uguale a 400 Ohm e raddoppiato( sfasamento di fase) - 250. Quindi, con le caratteristiche di scarica del fulmine osservate, la sua attenuazione sulle resistenze reattive ha la massima frequenza industriale 50 Hzpassa con piccole perdite. L'impedenza caratteristica è calcolata come radice quadrata del rapporto tra la parte induttiva dell'impedenza e la capacità.

Alla discontinuità della linea, un'onda generata da un fulmine si irradia nello spazio. Se alla fine c'è un cavo con un'impedenza di 50 ohm, parte dell'energia verrà riflessa. L'onda rimanente subirà una rifrazione sulla strada verso il consumatore. Le leggi di riflessione e rifrazione sono descritte in termini di impedenze( impedenze d'onda delle linee).Per garantire la frequenza di 50 Hz( o altro intervallo), vengono utilizzati i dispositivi corrispondenti.

Sovratensione causata da un fulmine, la più pericolosa e significativa in ampiezza. La considerazione di altri picchi di tensione nella pratica non viene eseguita. A condizione che la linea abbia il corretto isolamento dei cavi per proteggersi dai fulmini, sono state prese altre misure obbligatorie. La rigidità dielettrica del dielettrico è determinata dalla massima intensità del campo.

C'è un enorme paradosso qui: il pericolo è più alto sulle linee a bassa corrente. La piccola curvatura dei fili aumenta notevolmente il campo elettrico. Gli isolanti di materiali diversi utilizzati in strutture multistrato sono progettati per avere la stessa capacità, se possibile. Altrimenti, ci sarà un pregiudizio significativo( vedi la connessione seriale dei condensatori).Ciò che riduce la tensione totale, resiste ad un isolatore multistrato senza guasti.