Pikap24.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Что такое двигатель высокого напряжения

Генератор проверки межвитковой изоляции «ГПМИ-3»

Генератор «ГПМИ-3» предназначен для испытаний междувитковой изоляции обмоток электромагнитов и двигателей, также генератор «ГПМИ-3» используется как источник питания переменного тока с регулируемым напряжением до 1 000 В и частотой до 15 000 Гц.

Испытания сопровождаются проверкой: осуществляется подача повышенного напряжения — 3.5 Uном (для обмоток переменного тока), 2.5 Uном (для обмоток постоянного тока) в течение нормированного времени. Повышение рабочей частоты генератора позволяет создавать необходимые высокие напряжения для проверки, что значительно уменьшает ток в цепи проверяемой обмотки.

Удобная система установки требуемых параметров, быстродействующая система защиты и визуальная индикация режимов работы генератора с возможностью регулирования напряжения и частоты в реальном времени позволяют оптимально проводить проверку при приёмо-сдаточных и исследовательских испытаниях.

Единая система для всех типов выключателей

CIBANO 500 — идеальная система испытаний для

  • силовых выключателей среднего напряжения,
  • высоковольтных выключателей: колонковых, баковых или КРУЭ.

Минимизация количества переподключений ускоряет выполнение испытаний. Встроенный источник питания гарантирует безопасность и автономность. На ВВ колонковых выключателях и в КРУЭ измерения времени срабатывания могут быть выполнены при наличии заземления с обоих сторон. Для баковых выключателей и КРУЭ осуществляется размагничивание встроенных трансформаторов тока.

Electric revolution

В октябрьском номере «Энерговектора» за 2016 г. мы рассказывали об истории создания двигателей постоянного тока и первых удачных опытах их применения более ста лет назад. Это был настоящий прорыв в электротехнике и вообще практическом применении электроэнергии. Однако вскоре у двигателя постоянного тока появился сильный конкурент – двигатель, работающий на переменном токе, который, как известно, уже к середине ХХ века выиграл борьбу за мировое лидерство. Об истории создания нового двигателя и причинах его успеха мы расскажем сегодня.

Передача энергии

В конце XIX века электрические двигатели постоянного тока приобретали всё большую популярность в промышленном производстве. Но уже в те годы зачастую возникала ситуация, когда крупные электростанции (особенно ГЭС) располагались за сотни километров от потребителей. И перед электротехниками остро встал вопрос о передаче электрической энергии на большие расстояния с минимальными потерями.

Было установлено, что потери в линии можно уменьшить за счёт увеличения сечения провода либо повышения напряжения. Первые проекты по применению провода большого сечения показали, что этот путь экономически невыгодный и фактически труднореализуемый. Так, в 1876 г. немецкий промышленник Вернер Сименс, посетив Ниагарский водопад, высоко оценил возможности его использования в энергетике. Но, по расчётам Сименса, для передачи энергии от водопада на расстояние 50 км требовалась линия с медным проводом, который должен иметь диаметр не менее 75 мм. Конечно, позволить себе потратить столько недешёвой меди промышленники не могли.

Гораздо более выгодным казался второй путь: увеличение напряжения в линии. Опыты, например, французского физика Марселя Депре (1882–1885 гг.), показывали, что, повышая напряжение (в его опытах до 6 кВ), можно значительно увеличить КПД линии, но для этого нужно было строить генераторы высокого напряжения, которые постоянно перегревались и выходили из строя. Кроме того, конечные потребители не могли использовать высокое напряжение. Для его понижения до сотни вольт приходилось строить сложную преобразовательную систему «высоковольтный мотор – низковольтный генератор». При этом потери ещё сильнее возрастали, в результате передача электроэнергии на большие расстояния становилась бессмысленной.

Работая над этой проблемой, к середине 1880-х годов электротехники установили, что легче изготовить высоковольтный генератор переменного напряжения, чем постоянного. Более того, необходимое для экономичной передачи высокое напряжение имеет смысл получать даже не в самой динамо-машине, а с помощью отдельного повышающего трансформатора (изобретённого в 1876 г. русским инженером П. Н. Яблочковым), что значительно проще и эффективнее. При этом на конце линии электропередачи устанавливался понижающий трансформатор. Однако в этом случае возникала необходимость в применении выпрямителей для преобразования переменного тока в постоянный, которые по тем временам были непростыми и обладали большими потерям. Так возникла насущная потребность в изобретении двигателя, способного работать на переменном токе.

Тесла и Феррарис

За работу по созданию такого двигателя одновременно принялись изобретатели со всего мира. Опыты Бейли (1879 г.), Марселя Депре (1883 г.), Бредли (1887 г.), Ф. Хазельвандера (1887 г.) и многих других изобретателей были интересны, но ни один из них не мог удовлетворить нужды промышленности: электродвигатели получались либо громоздкими и неэкономичными, либо сложными и ненадёжными.


Двухфазный электродвигатель Теслы

В 1888 г. произошёл долгожданный научный прорыв: независимо друг от друга сербский физик-изобретатель Никола Тесла и итальянский физик Галилео Феррарис научно описали явление вращающегося электромагнитного поля в современном его понимании. Однако Феррарис в своём докладе сделал ошибочный вывод о нецелесообразности применения переменных многофазных токов, главным образом из-за низкого КПД электрических установок (по его расчётам, не более 50%), и не стал продолжать исследования в этом направлении, тогда как Тесла видел будущее электротехники именно за переменным током.

В том же 1888 г. Тесла, исходя из принципа вращения магнитного поля, создал сложную систему, состоявшуюся из генератора, линии проводной связи и самого двигателя переменного тока. Стоит отметить, что еще в 1887 г. Тесла теоретически описал все возможные случаи сдвига фаз и получил патент на многофазные электрические машины с вращающимися полями. В своих опытах он остановился на двухфазном варианте со сдвигом фаз 90°, но обрисовал возможность внедрения машин и с большим числом фаз. Кроме того, Тесла также получил патенты на системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока.

Уже в июне 1888 г. компания Westinghouse Electric купила у него за миллион долларов все патенты на двухфазную систему и предложила организовать на своих заводах выпуск асинхронных двигателей. Эти двигатели по сравнению с ранее созданными были более надёжными и эффективными, но, тем не менее, имели и значительные недостатки. Выступающие полюса статора с сосредоточенной обмоткой, большое магнитное сопротивление, необходимость использования четырёх проводов – всё это ухудшало характеристики машины и удорожало сооружение линий электропередачи. Неудачным оказался и выбор двухфазной системы, хотя сам Тесла считал её оптимальной среди всех возможных многофазных систем.

Две фазы или три?

Двухфазные асинхронные двигатели и электрогенераторы Теслы, несмотря на ряд недостатков, получили достаточно широкое распространение в США. В 1895 г. на основе двухфазных генераторов и двухфазной системы электропередачи была построена Ниагарская ГЭС, которая на тот момент была крупнейшей в мире (её мощность составляла 50 тыс. л. с.). Однако со временем из экономических и технических соображений американцы полностью заменили двухфазные системы на трёхфазные, наибольшая заслуга в разработке которых среди учёных и инженеров разных стран принадлежит русскому электротехнику Михаилу Осиповичу Доливо-Добровольскому.


Трёхфазный электродвигатель Доливо-Добровольского

М. О. Доливо-Добровольский в своих разработках взял за основу двигатель Теслы и усовершенствовал его, используя вместо двух обмоток три сдвинутые на 120° обмотки переменного тока. В 1888 г. он построил свой первый трёхфазный генератор переменного тока мощностью около 3 кВт, от которого привёл в действие трёхфазный двигатель со статором в виде кольца Грамма и ротором в виде сплошного медного цилиндра.

В 1889 г. конструкция двигателя была значительно улучшена. На этот раз в качестве статора в нем был использован кольцевой якорь машины постоянного тока с 24 полузакрытыми пазами. Учитывая ошибки Н. Теслы, Доливо-Добровольский рассредоточил обмотки – разместил их в пазах по всей окружности статора, добившись более удачного распределения магнитного поля. Ротор же был выполнен в виде цилиндра с обмотками по типу «беличьего колеса». Воздушный зазор между ротором и статором составлял всего 1 мм, что по тем временам было смелым решением, так как обычно зазор делали значительно больше. Опытная установка поражала всех электротехников весьма небольшими размерами для своей мощности.

Меньше проводов

Исследуя свойства трёхфазной системы, Михаил Осипович доказал, что в любой момент времени сумма токов системы равна нулю (при исправном оборудовании. – Прим. ред.), и поэтому для передачи энергии к электродвигателю достаточно трёх проводов, что позволяло при прочих равных условиях экономить четверть меди по сравнению с двухфазной цепью. Одновременно М. О. Доливо-Добровольский исследовал соединения звездой и треугольником, экспериментировал с токами различных напряжений и с машинами, имеющими разное число пар полюсов, разработал все элементы классических трёхфазных цепей переменного тока: трёхфазные трансформаторы, пусковые реостаты, измерительные приборы, схемы включения генераторов и двигателей звездой и треугольником.

По своим техническим показателям электродвигатели Доливо-Добровольского превосходили все существовавшие тогда электромоторы и были настолько удачны, что практически не претерпели существенных изменений до настоящего момента.

Конкуренция между системами постоянного и переменного тока на Западе, получив оригинальное название «войны токов», продолжалась вплоть до ноября 2007 г., когда энергосистема Нью-Йорка была окончательно переведена на переменный ток. Он предоставляет энергетикам несколько существенных преимуществ, таких как простота передачи энергии на большие расстояния, возможность лёгкой трансформации напряжения, более надёжная и простая конструкция генератора и электродвигателя. И именно поэтому сегодня подавляющее большинство потребителей использует для своих нужд переменный ток, а трёхфазная система переменного тока и трехфазные электродвигатели, доказав свою высокую эффективность, получили массовое распространение во всём мире.

Как защититься от высокого напряжения в сети?

Итак, что же делать, если в розетке напряжение выше 240 вольт?
Вначале можно попытаться обратиться к электрикам, объяснить ситуацию и попытаться ее исправить.
По каким-то причинам проблема не поддается быстрому и эффективному решению? Тогда стоит задуматься о самостоятельной защите своего дома от опасного напряжения в розетке.

    Две основные группы устройств по защите от повышенного напряжения:
  • Реле напряжения.
    Защищают от скачков напряжения в сети, импульсных, кратковременных и длительных перенапряжений. Включаются между электросетью и бытовой техникой и отключают нагрузку от сети при появлении любой опасности. Таким образом, реле не вносят изменения во входное напряжение, а лишь отключают его при превышении заданного уровня. Обычно верхний предел для реле популярных марок (Новатек, Digitop, Меандр, ABB и т.п.) установлен на уровне 270-280 вольт.
    Установка реле напряжения рекомендуется в случае отсутствия больших скачков напряжения, как защита техники при возникновении внештатной ситуации. Самый бюджетный вариант.
    Реле устанавливается в щитке на общую линию дома. На отдельные линии ставят по отдельному УЗО (или дифференциальному автомату) для упрощения поиска утечки тока, если вдруг она произойдёт на одной конкретной линии (чтобы не отключать всю систему целиком).
  • Стабилизаторы напряжения.
    Защищают технику от скачков напряжения, могут понизить его уровень, в отличии от реле. Работают в более широком диапазоне напряжений (большинство китайских — до 280 вольт, отдельные модели российских стабилизаторов — до 320 вольт).
    Если входное напряжение превысит допустимый уровень, то стабилизатор произведет отключение нагрузки и автоматическое подключение при восстановлении сети. Т.е. важное отличие стабилизатора от реле — возможность работы в более широких пределах за счет того, что высокое напряжение понижается, делается безопасным для подключенной бытовой техники. Если же уровень входного напряжения достигнет совсем аномальных значений, то стабилизатор, по аналогии с реле, произведет защитное отключение нагрузки. После понижения напряжения до определенного уровня, в зависимости от конкретной модели, нагрузка будет подключена к питанию.

Как выбрать стабилизатор при повышенном напряжении?

Итак, если стоит задача не только защитить технику от высокого напряжения, но и сделать так, чтобы она нормально работала в таких условиях, то выбор очевиден — установка стабилизатора напряжения.
Если в сети часто бывает повышенное напряжение, то нужно более внимательно подойти к выбору стабилизатора, чем в случае с пониженным напряжением. Это связано с тем, что высокое напряжение гораздо быстрее выведет электробытовые приборы из строя.
Встроенная защита дешевых китайских стабилизаторов релейного типа может не сработать. Тогда произойдет выход из строя или самого стабилизатора или подключенной к нему техники. Также нередки и случаи их возгорания.

    Марки стабилизаторов, рекомендованные для работы в условиях повышенного напряжения
  • Штиль Инстаб — инверторные стабилизаторы с высокой точностью и работой до 310 вольт (5 кВт, 10 кВт).
  • Стабвольт — релейные модели способны эффективно работать при напряжении до 305 вольт (5 кВт, 10 кВт).
  • Бастион — верхняя граница входного напряжения для мощных моделей этой марки — 295 вольт (5 кВт, 10 кВт).
  • Энерготех — тиристорная серия INFINITY выдерживают скачки напряжения до 297 вольт. (4 кВт, 10 кВт)
  • Вольт Инжиниринг — бюджетная серия Гибрид (9-ти ступенчатая) с расширенным диапазоном гарантирует работу электроприборов даже при напряжении 325 вольт в розетке. (5 кВт, 9 кВт)
    Симисторная серия Ампер работает до 295 вольт

На видео ниже показан процесс тестирования электронного 5-ти киловаттного стабилизатора напряжения ВОЛЬТ АМПЕР Э 12-1/25A при повышенном напряжении в сети.
Видно, что стабилизатор прекрасно работает даже при аномальном напряжении в 290 вольт, выдавая на выходе 230-235В. При дальнейшем росте напряжения срабатывает автоматическая защита на то время, пока входное напряжение не придёт в норму.

Купить подешевле или понадежнее?

Исходя из своего опыта, наша компания «Стабы.ру» не рекомендует покупать для защиты от высокого напряжения стабилизаторы китайского производства.
Во-первых, большинство из них могут эффективно работать только при напряжении до 260-270 вольт. При напряжении выше 280В большинство релейных стабилизаторов уже не работает, отключается (если успеет сработать защита).
Во-вторых, многие китайские заводы экономят на защите стабилизатора от повышенного сетевого напряжения. В результате, выход стабилизатора из строя будет выглядеть легким испугом по сравнению с его возгоранием, которое в свою очередь может привести к пожару в доме .

Обычно на весь дом ставят стабилизатор мощностью 8-10 киловатт. В таком случае самая бюджетная модель, которую не страшно оставлять включенной при высоком напряжении, будет стоить 15 тыс. руб. Это гибридный стабилизатор Вольт Гибрид Э 7-1/40А. Рекомендуется при входном напряжении до 295 вольт. А если хотите получить на выходе 220В даже при входном напряжении в 320В, то тут поможет 9-ти ступенчатая однофазная модель Вольт Гибрид Э 9-1/40А или тиристорная Лидер PS12000W-50.
Например, модель Вольт Гибрид Э 9-1/40А в диапазоне 135-315 вольт будет работать в рамках заявленной погрешности (до 7%). При входном напряжении 315-325 вольт стабилизатор также будет понижать напряжение до 220В, только с немного большей погрешностью.
При напряжении свыше 325В сработает защита стабилизатора и питание электроприборов будет приостановлено. При понижении напряжения примерно до 310В возобновится подача питания на электроприборы.
Также рекомендуем при сетевом напряжении до 300 вольт стабилизаторы Энерготех серии HV (специально для сетей с высоким напряжением). Например, модель Энерготех OPTIMUM-12000 может работать до 299В.
Среди стабилизаторов с двойным преобразованием напряжения на весь дом при наличии трёхфазной сети обычно ставят комплект Штиль ИнСтаб IS21000-3 на 16 кВт. Если сеть однофазная, то подойдёт инверторная модель на 10 кВт.

Краткие итоги

Высокое сетевое напряжение — реальная опасность для подключённых в розетку электроприборов. Даже если они не работают, а просто подсоединены через вилку в розетку.
Если в однофазную сеть 220В попадёт напряжение в 380В (например, при отгорании нуля), то может случится возгорание. В этом случае ситуацию спасет реле напряжения.
Но что делать, если в сети постоянно бывает завышенное напряжение в 250-260-270 вольт? Такие уровни также негативно влияют на ресурс электронных приборов, увеличивают расход электроэнергии. Не сидеть же постоянно с отключённым при помощи реле напряжения электричеством?
Если не удаётся оперативно решить ситуацию с энергоснабжающей организацией, то выход один — покупка стабилизатора напряжения.
Только этот прибор сможет сделать из высокого напряжения более низкое, на уровне 220В. Стабилизатор — гарант стабильной и безопасной работы подключённой к нему техники.

Нужна подробная консультация по выбору стабилизатора напряжения?
Звоните по телефону (495) 972-00-90 и получите ответы на все вопросы!

Последствия

В результате возникновения высокого напряжения более допустимых колебаний всевозможные бытовые, силовые и электронные устройства испытывают значительную перегрузку. Из-за чего могут возникать различные неполадки в их работе. Среди наиболее весомых последствий выделяют:

  • Поломка – в случае возрастания потенциала более 250 В электронные блоки и микросхемы различных приборов могут перегореть.
  • Увеличение тока и перегрев — при колебании напряжения в большую сторону с одним и тем же сопротивлением участка, номинальный ток пропорционально возрастает. Что обуславливает чрезмерное нагревание проводников и может привести к возгоранию. Особенно опасно такое последствие для всех осветительных приборов.
  • Нарушение нормального режима – характерно для электрических машин и высокоточных приборов, работа которых регламентируется строгим соблюдением параметров потребляемой электроэнергии.
  • Сокращение срока эксплуатации – из-за нарастания разности потенциалов и перегрева происходит преждевременное старение изоляции, что влечет за собой поломку или отказ каких-то функций.

Следует отметить, что большинство дорогостоящих современных приборов оснащаются индикаторами перепадов напряжения, скачков тока и прочих отклонений более допустимых пределов. Из-за чего при выходе из строя таких устройств по причине высокого напряжения производитель имеет полное право отказаться от собственных гарантийных обязательств. Поэтому для предотвращения финансовых растрат на восстановление от подобных воздействий следует принимать меры для приведения параметров сети в норму.

Чем опасно высокое и повышенное напряжение

Высокое напряжение опасно для электрических приборов. Значительное повышение напряжения может привести к сгоранию приборов, их перегреву, дополнительному износу. Особенно критичны к высокому напряжению электронное оборудование и электромеханические приборы.

Повышенное напряжение может привести к пожару в доме, нанести большой ущерб.

голоса
Рейтинг статьи
Читать еще:  Актион в чем отличие двигателей
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector