Surto de energia

Power surge é um nome populista para vários tipos de quedas e picos de tensão na rede de abastecimento. O termo não é encontrado na literatura científica e profissional.

Informações gerais

Quedas de energia geralmente não são perigosas, ascensões são consideradas na literatura. O termo pular significa uma mudança rápida. Visualmente, isso se reflete no piscar das lâmpadas. Os dispositivos de iluminação por descarga de LED e gás são alimentados por drivers e não mostram mudanças no desempenho após variações de voltagem. Ou pelo menos, isso é expresso muito mais fraco. Consequentemente, na era atual, a expressão que saltos de tensão não teria surgido. Um forte efeito é observado em cooperativas de garagem, onde máquinas de solda individuais são usadas em violação das normas. Eles consomem energia considerável da rede. A capacidade do transformador local é limitada, ocorre falha de tensão. Como regra geral, as tristes conseqüências não acontecem,

suportam o fenômeno. O aumento da tensão é causado por diferentes fatores. A diferença de potencial cresce tão rapidamente que às vezes rompe o isolamento elétrico. O fenômeno não é chamado de surto, mas uma sobretensão. De acordo com os fatores que causaram a situação, os seguintes fatores são distinguidos:

1. Sobretensões internas que ocorrem quando o equipamento é ligado e desligado. Isto é especialmente verdadeiro para cargas indutivas capazes de armazenar uma quantidade significativa de energia: motores, transformadores. Os blocos de compensação do capacitor também causam sobretensão ou afundamento. Ao regular a reatância, uma absorção acentuada ou retorno de energia é perceptível.
2. Sobretensões atmosféricas são causadas em linhas por relâmpagos, descargas de arco, atingindo milhões de volts. Verdade, em pouco tempo - dezenas de microssegundos. As sobretensões internas são muito mais longas - 50 a 100 ms.

As sobretensões internas não excedem a nominal mais de 2,5 - 3,5 vezes.

Thunderstorms

Ainda hoje não existe uma teoria única sobre o que está acontecendo nas nuvens de trovoadas. O estudo envolveu mais Benjamin Franklin e Lomonosov. A intensidade da atmosfera da Terra é de 100 V / m. Uma característica inerente à Terra é o aumento do número de transportadoras de carga livre com altura. Isso é explicado pela radiação cósmica, mesmo emanando do sol. A uma altitude de 80 km, a condutividade do ar, apesar de sua baixa densidade, é 3 bilhões de vezes maior do que na superfície do planeta. Isso é comparável à água doce.

Os físicos representam a Terra como um grande capacitor esférico. Um forro torna-se a superfície do solo, no mínimo a corrente elétrica condutora, e o segundo - a ionosfera. O dielétrico é uma camada atmosférica de ar. Carregando as forças da natureza com essa capacidade gigantesca, o universo provoca inúmeros processos que ocorrem em diferentes alturas.

Entre o solo e a altura de 80 km, a voltagem chega a 200.000 V, o que é um pouco comparado ao que é obtido em uma nuvem de fumaça por eletrificação. Constantemente há uma corrente de 1400 A entre o céu e a terra, mas a densidade é baixa devido à grande área do planeta. Multiplicando duas grandezas, encontre o componente de potência de 300 MW.

Durante o atrito, cargas livres acumulam-se em nuvens tempestuosas. Sob a influência do campo da Terra, eles são estratificados. Isso acontece no eletróforo. Se o ar conduzir pouco a pouco, a água pura evaporada é considerada um isolante com um coeficiente de permeabilidade de 81. Forma-se uma nuvem solta, semelhante a um condutor num campo elétrico. As cargas em sua superfície são distribuídas para equilibrar a exposição externa aplicada.

O vento começa a soprar, a umidade sobe do chão, formam-se muitas gotas pequenas. Em sua superfície, a grande curvatura da forma cria uma tensão aumentada, que faz com que as cargas positivas fluam para a superfície do planeta e as negativas subam na direção da ionosfera. O capacitor é carregado e sua energia é multiplicada pelo uso de um dielétrico na forma de uma nuvem. Como resultado, a tensão na superfície da nuvem atinge 30 kV / cm. Isso é dezenas de milhares de vezes o valor normal.

A nuvem é muito pesada para subir e em contato com a ionosfera, o principal choque é recebido pela Terra. A ionização começa na superfície da nuvem, então o arco se move ao longo de uma trajetória aleatória na direção de menor resistência. Enquanto a nuvem é um dielétrico, o caminho é quase todo fechado, o raio cai no chão.

Os topos de objetos aterrados têm potencial zero, geralmente se tornando um alvo. Uma árvore molhada conduz uma boa carga e, portanto, serve como o ponto do ataque mais provável. O arco resultante e a tensão da etapa matam tudo o que está próximo. Muitas vezes o alvo se torna um pólo ou pára-raios. Campos eletromagnéticos de incrível força criam captadores fortes na linha, causando sobretensão. Portanto, é necessário desligar os componentes eletrônicos durante tempestades.

Sobretensão Atmosférica

Qualitativa Descrição do Relâmpago

A forma de um pulso de corrente com trovoada tem a forma de um triângulo com uma frente ascendente acentuada e um declínio relativamente suave. Todo o processo leva dezenas de microssegundos. O pulso de corrente pode ter uma amplitude de 200 kA, o que causa um pico regular de tensão em toda a carga proporcionalmente ao tamanho das resistências dessas seções.

A linha e o consumidor formam um divisor resistivo. Dependendo da proporção de suas resistências, o efeito total é calculado. Por exemplo, com uma voltagem negativa, a corrente do transformador fluirá em sua direção, porque o potencial do céu é maior do que qualquer uma das classes de voltagem usadas pela humanidade. A descarga do raio consiste em uma série de pulsos rápidos, incluindo três partes:

1. Uma corrente relativamente pequena, longa e suavemente crescente do condutor.
2. O principal impulso, curto e poderoso.
3. Afterglow Segment. Representa uma diminuição gradual da corrente para zero, torna-se um reflexo da parte principal ao longo do eixo do tempo.

Os pulsos em um pacote podem ser até 20, mas mais muitas vezes - dois ou três, a amplidão gradualmente diminui. Uma vez que uma nuvem é um dielétrico, a descarga de um raio aparece como um fluxo de elétrons para a Terra. Após o primeiro pico, a densidade da superfície diminui drasticamente, os portadores se precipitam de outras partes da nuvem. O potencial está crescendo novamente, ao longo da nova rota de ar ionizado, mais uma vez desce. Isso acontece até que a voltagem da nuvem caia no limite onde a descarga do arco é impossível.

Relâmpago ocorre simultaneamente em dois lugares. Quando o fluxo de elétrons começa a se mover para baixo, ele eletrifica a terra com influência, e a diferença de potencial resultante ioniza o ar próximo ao solo. Ao mesmo tempo, dois líderes estão se movendo em direção um ao outro:

• está em declínio - negativo;
• up - positivo.

Como regra geral, o centelhador é mínimo em relação a uma certa altura: madeira, mastro, pico da montanha. A descarga flui exatamente aqui. O potencial é mal distribuído por dielétricos, o raio atinge os objetos bem protegidos que estão sob o potencial do solo. Isso explica o fato de que a descarga raramente atinge objetos estrategicamente importantes, como lagos de petróleo. Sendo um dielétrico, o combustível natural é capaz de acumular uma carga, mas mal conduz.

Relâmpagos geralmente atingem o oceano. A água do mar é considerada um excelente eletrólito, os corpos d'água não podem ser considerados no contexto do petróleo. Agora os leitores podem facilmente imaginar o que a mancha de óleo na água levará.Eles dizem que o petróleo é ainda pior: sua camada afundou ao longo da trajetória da Corrente do Golfo e agora está no meio do oceano.

Os pulsos mostrados na figura não são simétricos. Sua frente é mais íngreme que uma recessão. Os parâmetros dos pulsos são mostrados na tabela, freqüentemente observados e desvios máximos em ambas as direções. Segundo as estatísticas, apenas 2% das correntes de raio atingem um valor de 100 kA, metade da qual está na área até 18 kA.

Conseqüências do raio

Foi estabelecido que a descarga pode derreter os fios das linhas de comunicação ou pequenos fusíveis. Apesar da curta duração, os pulsos carregam energia considerável. As sobretensões induzidas por raios são divididas em duas categorias:

1. Acerto direto. Corrente Induzida
2. .

A magnitude da sobretensão é afetada pela corrente de impulso do raio e pela inclinação da frente. Com um impacto direto na lei de Ohm, é possível encontrar uma voltagem. Suponha que a resistência da linha seja de 10 ohms e a impedância de entrada da TV seja de 500 ohms. Com um pulso de corrente de 20 kA, obtemos a tensão na carga U = 500 x 20.000 / 510 = 19,6 kV.É claro que tal ameaça não é negligenciada, nas linhas de energia os fios são protegidos por pára-raios. Dependendo da classe de tensão do evento são diferentes.

Além do impacto direto, o desvio potencial é causado pelo fenômeno da tensão de passo. O fio é normalmente conectado ao terra através de um neutro, cada pilar da linha de energia é aterrado. Como resultado, pontes são formadas através das quais a corrente flui para as partes metálicas do equipamento.É por isso que o pólo é fornecido com uma série de isoladores. No entanto, a precaução não salva, e as correntes de Arago-Foucault são induzidas na linha, levando a surtos de energia. O valor é calculado de acordo com a fórmula mostrada na figura( no numerador, a corrente do raio e a altura da suspensão da linha, no denominador, a distância do ponto de impacto até o caminho da colocação da linha de energia).

Para reduzir ainda mais os danos, recomenda-se tirar a impedância de onda de uma linha de um fio igual a 400 Ohms e duplicar( divisão de fase) - 250. Então, com as características de descarga de relâmpago observadas, sua atenuação nas resistências reativas parece a maior freqüência industrial de 50 Hzpassa com pequenas perdas. A impedância característica é calculada como a raiz quadrada da relação entre a parte indutiva da impedância e a capacitância.

Na descontinuidade de uma linha, uma onda gerada por raios irradia para o espaço. Se no final houver um cabo com uma impedância de 50 ohms, alguma da energia será refletida. A onda restante sofrerá refração no caminho para o consumidor. As leis de reflexão e refração são descritas através de impedâncias( impedâncias de onda das linhas).Para garantir a frequência de 50 Hz( ou outro intervalo), são usados ​​dispositivos correspondentes.

Sobretensão causada por raios, a mais perigosa e significativa em amplitude. A consideração de outros surtos de tensão na prática não é executada. Desde que a linha tenha o isolamento adequado dos fios para proteção contra raios, outras medidas obrigatórias foram tomadas. A rigidez dielétrica do dielétrico é determinada pela força máxima de campo.

Há um enorme paradoxo aqui: o perigo é maior em linhas de baixa corrente. A pequena curvatura dos fios aumenta muito o campo elétrico. Isoladores de diferentes materiais usados ​​em estruturas multicamadas são projetados para ter a mesma capacidade possível. Caso contrário, haverá um viés significativo( veja a conexão serial dos capacitores).O que reduz a tensão total, suporta um isolante de multicamadas sem avaria.