Наведенное напряжение
Что такое наведенное напряжение? Для того чтобы разобраться вспомним школьные уроки физики. Возьмем два проводника, по одному идет электрический ток, второй не подключен. Проводник под напряжением излучает электромагнитное поле, которое влияет на окружающие предметы. Силовой потенциал этого поля уменьшается пропорционально квадрату расстояния. Под воздействием электромагнитного излучения во втором проводнике индуцируется ток, который может привести к сильным ожогам и даже летальному исходу. Конечно же, в бытовых условиях опасность наведенного напряжения не так велика из-за низкого потенциала, но вот при работе на высоковольтных линиях можно серьезно пострадать, если не следовать правилам безопасности. Кроме того высокое наведенное напряжение создает помехи, ухудшает оборудование и экономические показатели линии электропередач.
Величина наведенного напряжения зависит от следующих факторов:- длина участка с параллельно идущими линиями
- условия окружающей среды
- величина напряжения на подключенном проводнике
- сила тока и расстояние между проводниками
Также наведенное напряжение включает в себя 2 составляющие: электростатика и электромагнитное наведенное напряжение.
Статическое электричество создается от распространения поля от источника электроэнергии. Максимальный потенциал образуется, если 2 проводника подключенный и неподключенный идут параллельно и в непосредственной близости друг от друга. Для того чтобы заряд не накапливался, отключенный провод необходимо заземлять, тогда наведенное напряжение пойдет в землю, что обеспечит безопасность при выполнении монтажа.
Вторая составляющая — электромагнитное наведенное напряжение. Оно образуется при распространении электромагнитного поля по территории в разные стороны от проводника. Чем сильнее это поле, тем выше наведенное напряжение в отключенном проводе. Опасность этой составляющей состоит в том, что даже при заземлении ток из провода не уходит полностью, если в месте касания провода с землей потенциал будет равен нулю, то с удалением от этого места напряжение в проводнике будет увеличиваться.
Техника безопасности.Наведенное напряжение несет в себе не меньше опасности, чем напряжение в подключенном проводнике, поэтому очень важно соблюдать следующие меры безопасности:
1. Персонал должен иметь минимум 3-ью группу электробезопасности, а их руководитель 4-ую
2. Необходим опыт в монтаже и работ по обслуживанию линий молниезащиты и силовых линий.
3. Организация безопасности на месте работы.
4. Документальное оформление начала и конца работ
5. Ни при каких условиях не допускать работы по измерению при осадках, тумане и сильном ветре.
6. Прекратить работы при выявлении поврежденных опор, изоляторов или высоковольтного кабеля до устранения неполадок.
Следование этим простым правилам убережет от несчастных случаев от наведенного напряжения.
Наведенное напряжение и меры защиты
Правилами техники безопасности (ПТБ) при эксплуатации электроустановок определены меры безопасности во время работ на воздушных линиях (ВЛ) электропередачи , на которых наводится дополнительное напряжение от соседних работающих линий. Отдельно выделены меры безопасности при работах на таких ВЛ, когда заземление их в соответствии с общими требованиями правил не позволяет снизить уровень наводящегося на отключённых проводах потенциала ниже 25 В.
Однако продолжают иметь место случаи поражения обслуживающего персонала электрическим током наведенного напряжения, которые являются результатом недопонимания природы возникновения и механизма проявления этого напряжения. Особенность его проявления состоит в сохранении опасности поражения электрическим током при прикосновении даже к заземлённому по правилам проводу.
Известно, что на любой ВЛ, проходящей параллельно с другими ВЛ , непрерывно наводится сторонний потенциал , обусловленный взаимным влиянием электромагнитных полей этих линий друг на друга. Значение потенциала зависит от рабочего напряжения, токов нагрузки, расстояния между фазными проводами линий и длины участка параллельного их расположения.
Наведенный на каждой из таких линий потенциал (наведенное напряжение) можно условно представить в виде суммы двух составляющих: электростатической и электромагнитной.
Электростатическая составляющая наведенного напряжения на проводах отключённой ВЛ обусловлена воздействием на них электрического поля остающейся в работе соседней (влияющей) линии и при сохранении определённых ПУЭ конструктивных параметров участка параллельного следования зависит только от уровня напряжения влияющей линии. Значение этой составляющей одинаково по всей длине отключённой ВЛ (рис. 1) и определяется по формуле:
Uэ = k Uр.в.
где k – коэффициент ёмкостной связи линий ;
Uр.в. – рабочее напряжение влияющей линии.
Рис. 1. Диаграмма распределения электростатической составляющей наведенного напряжения.
Электростатическая составляющая наведенного напряжения снижается до безопасного уровня по всей длине линии при заземлении её в любой, хотя бы одной точке. Следовательно, воздействие этой составляющей полностью устраняется при заземлении отключенной ВЛ по концам (на подстанциях) и на месте производства работ согласно ПТБ.
Совсем иначе проявляет себя электромагнитная составляющая наведенного напряжения , возникновение которой обусловлено суммарным влиянием магнитных полей , создаваемых токами фазных проводов влияющей линии.
Наводимая на отключенной линии ЭДС определяется выражением:
E=MLI
где M – коэффициент индуктивной связи фазных проводов линии при частоте 50 Гц ;
L – длина участка параллельного следования линии ;
I – ток нагрузки влияющей линии.
Коэффициент индуктивной связи для каждого конкретного «коридора» линий практически не меняется. В связи с этим значение наведенной ЭДС обусловлено только длинной участка параллельного следования линий и током нагрузки влияющей линии и не зависит от уровня рабочих напряжений каждой из ВЛ.
При этом потенциал (напряжение относительно земли) любой точки , например x , определяется выражением:
U=- E/L *x + E/2
где E – наведенная на проводе ЭДС;
x – расстояние от начала линии до точки x.
Отсюда следует, что в начале линии (при x=0 ) электромагнитная составляющая наведенного напряжения Uн=+E/2, в конце линии Uк=-E/2 (при x= L) в середине линии Uср=0 (при x=L/2).
Особенностью проявления электромагнитной составляющей наведенного напряжения является неизменность её значения независимо от того, изолирован провод от земли или заземлён в одном или даже в нескольких местах.
При изменении числа точек заземления на ВЛ меняется лишь положение точки нулевого потенциала на ней. Специфичность именно этого проявления наведенного напряжения и обусловлены требования ПТБ.
Рис. 2. Диаграмма распределения электромагнитной составляющей наведенного напряжения на отключённой ВЛ в зависимости от места установки на ней защитных заземлений.
На рис. 2 приведены характерные примеры распределения электромагнитной составляющей наведенного напряжения (потенциала) на отключённой ВЛ в зависимости от места установки защитных заземлений. Как видно из диаграмм , при однократном заземлении ВЛ точка нулевого потенциала совпадает с точкой заземления.
С учётом изложенного представлено графическое обоснование опасности организации одновременно двух и более рабочих мест на ВЛ , находящейся в зоне наведения электромагнитной составляющей напряжения. Например , бригада работает в точке С , линия согласно правилам заземлена только в одной этой точке , где напряжение равно нулю (рис.3а).
Если теперь для подготовки второго рабочего места установить защитное заземление в другой точке D , то нулевой потенциал переместится на участок между двумя этими заземлениями (рис. 3б). При этом напряжение в местах заземления (точки С и D) может превысить допустимый уровень , и работающие там люди подвергнутся опасности поражения электрическим током.
Аналогичный эффект проявляется и при производстве работ на линейном разъединителе , находящемся под наведенным напряжением ВЛ. Заземление разъединителя со стороны линии в этом случае гарантирует электробезопасность только при условии , что эта линия нигде больше не заземлена (см. рис. 2б, д).
Если установить дополнительное заземление на каком-либо другом участке , например , включить заземляющие ножи на подстанции с другого конца линии , то уровень наведенного напряжения на линейном разъединителе в месте производства работ «подскочит» до максимума (см. рис. 2г).
Рис. 3. Примеры распределения электромагнитной составляющей напряжения на отключённой ВЛ при работе ремонтной бригады в различных условиях.
Проявления наведенного напряжения вынуждают эксплутационный персонал резко сокращать фронт работы на ВЛ (до одной бригады) , находящихся в зоне усиленного действия этого напряжения. Разделение линии на отдельные электрически несвязанные участки путём разрезания шлейфов также вызывает дополнительные затраты времени на поочерёдное разрезание и последующее их восстановление. Однако необходимость обеспечения безопасности линейного персонала обязывает считаться с этими фактами.
Вместе с тем одной из альтернативных мер, снимающих практически все ограничения в расширении фронта производства работ во всех случаях (при сохранении безопасности линейного персонала) , является выполнение работ под напряжением.
При подготовке рабочего места на ВЛ следует обращать особое внимание на надёжность контактов защитных заземлений с фазными проводами и заземлителем. Нельзя забывать, что при случайной потере контакта (разземлении линии) точка нулевого потенциала в то же мгновение может изменить своё местоположение , а напряжение на рабочем месте превысить допустимое значение Uс (рис 4). Следовательно, для гарантии безопасности в месте производства работ целесообразно устанавливать параллельно два заземления.
Рис. 4. Диаграмма распределения электромагнитной составляющей наведенного напряжения при заземлении линии в точке С и при её разземлении
Итак, наибольшего значения электромагнитная составляющая наведенного напряжения достигает на границах участка взаимного влияния линий (в общем случае – на отключённых линейных разъединителях). Именно в этих точках, непосредственно на спуске шины заземления линейного разъединителя или на первой от подстанции опоре, следует производить измерения при включённых с обеих концов линии заземляющих ножах.
Класс напряжения используемых для этого вольтметров необходимо подбирать по ожидаемому уровню наведенного напряжения. В первом приближении можно использовать вольтметр с пределом измерения до 0,5í1,0 кВ.
Пересчёт результатов измерения на условия максимальных нагрузок влияющей линии можно провести по формуле , полученной из соотношения:
где Uизм – измеренное наведенное напряжение ;
Iизм – ток нагрузки влияющей ВЛ в момент измерения ;
Iмакс – максимальный допустимый ток нагрузки влияющей линии.
Следует отметить, что включенные заземляющие ножи, рама разъединителя, соединительные провода и вольтметр во время измерений могут находиться под опасным напряжением. В целях обеспечения безопасности персонала, производящего измерения, соединять схему измерения с фазными проводами линии следует только после сборки схемы измерения. При необходимости переключения пределов шкалы или замены вольтметра предварительно необходимо отсоединить схему измерения от провода ВЛ.
Персонал должен пользоваться диэлектрическими ботами и перчатками. Используемые при измерениях провода должны иметь изоляцию, рассчитанную на напряжение 1 кВ.
Наведенное напряжение — это разность потенциалов между проводящими частями электроустановок (воздушных линий (ВЛ) или электрооборудованием трансформаторных подстанций (ПС)) и точкой нулевого потенциала, возникающая вследствие влияния электромагнитного поля действующего электрооборудования на электроустановки, находящиеся в непосредственной близости, [1, 2]. Наведенное напряжение характеризуется тремя составляющими влияния: Емкостное влияние. Это тип влияния, при котором на отключенной и выведенной в ремонт ВЛ возникает электрический заряд под действием электрического заряда ВЛ, находящейся под рабочим напряжением. Данное влияние полностью исчезает после заземления (с малым сопротивлением) отключенной линии хотя бы в одной точке. Кондуктивное влияние. Данный тип влияния возникает на отключенной ВЛ при обрыве провода на действующей ВЛ, пересекающей отключенную ВЛ, в месте их пересечения. Проявление данного влияние весьма редко, но оно является наиболее опасным из-за возникновения больших напряжений прикосновения к заземленным опорам и механизмам. Индуктивное влияние. Оно проявляется в появлении на отключенной ВЛ продольной электродвижущей силы (ЭДС) от переменного магнитного поля действующей ВЛ. Наличие поперечно емкостных и активных сопротивлений приводит к появлению напряжений «провод — земля». Индуктивное влияние возникает как на разземленной, так и на заземленной отключенной ВЛ. Индуктивное влияние создает напряжение на ВЛ при любых схемах заземления и без заземления проводов отключенной ВЛ. Изучение проявления данных явлений необходимо начать с определения линий, находящихся под наведенным напряжением. Воздушная линия под наведенным напряжением это такая линия ВЛ и/или воздушная линия связи (ВЛС), которые проходят по всей длине или на отдельных участках вблизи действующих ВЛ или вблизи контактной сети электрифицированной железной дороги переменного тока и на отключенных проводах которых при различных схемах их заземления и при наибольшем рабочем токе влияющих ВЛ наводится напряжение более 25 В. По заданию муниципального унитарного предприятия «Рязанские городские распределительные электрические сети» (МУП РГРЭС) необходимо исследовать линии, находящиеся под наведенным напряжением. Были предоставлены перечни данных линий. В них представлены 39 линий, их наименования и характеристики, а так же наименования наводящих линий. Наведенное напряжение является очень опасным, так как отсутствует реакция аппаратуры защиты на данное напряжение. При попадании человека под наведенное напряжение, он будет находиться под опасным влиянием, пока его не эвакуируют. Целью работы является выбор наиболее безопасного и информативного метода измерения наведенного напряжения в сетях напряжение 10/0,38кВ. Задачи работы: Выбор методики измерения наведенного напряжения в сетях 10/0,38кВ; Выбор приборов для измерения наведенного напряжения в сетях 10/0,38кВ; Составление методических указаний по измерению наведенного напряжения в сетях 10/0,38кВ, обслуживаемых МУП «РГРЭС». Теоретическая часть Методика исследования наведенного напряжения в сетях 0,38/10 кВ. Измерение наведенного напряжения необходимо производить в местах, где значения наведенных напряжений наибольшие, а именно: – в начале и конце ВЛ; – в местах разделения двухцепных ВЛ на одноцепные; – в точках, где изменяется расположение воздушных линий относительно друг друга; – в местах транспозиции отключенной или наводящей ВЛ (рис.1). Рис. 1. Максимальные значения наведенного напряжения Существуют различные методы определения наведенного напряжения, [1–4]. Рассмотрим два метода наиболее широко применяемых в электрических сетях. По одному из них измерения наведенного напряжения на отключенной ВЛ проводятся при нормальном режиме работы влияющей линии в период передачи наибольшей мощности. При прохождении отключенной ВЛ и ВЛС вблизи нескольких влияющих линий основное влияние на значение наведенных напряжений оказывает, как правило, линии, ближайшие к отключенной ВЛ и ВЛС, а в отдельных случаях — линии, более удаленные, но с наибольшей токовой нагрузкой, [2,4]. До начала измерений воздушная линия, на которой предусматривается проведение измерений, должна быть отключена и заземлена по концам (в распределительном устройстве (РУ)). В местах отключения должны быть заземлены все три фазы ВЛ. В общем случае измерения на отключённой ВЛ производятся с заземлением на месте измерения одновременно всех трёх фаз; при этом все установленные в месте измерения переносные заземления должны быть присоединены к одному и тому же заземлителю (опоре, заземляющему спуску) (рис.2). Рис. 2. Измерение по первому методу Наведенное напряжение рассчитывается по формуле: Uнавед.макс. = Uнавед.изм ,(1) где: Uнавед.изм. — измеренное напряжение, В; — наибольший рабочий ток влияющей ВЛ, А; — ток нагрузки, влияющей ВЛ при измерении, А. Данный метод очень сложен в использовании, так как требуется более точное определение воздействия двух и более наводящих линий, а так же определение наведенного напряжение в каждом фазном проводнике. Рассмотрим другой метод измерения наведенного напряжения при различных схемах заземления, [2,3,4]. ВЛ отключается и заземляется, устанавливается переносное заземление на рабочем месте (в целях безопасности в рамках подготовки рабочего места), на диэлектрический коврик устанавливается переключатель и измерительные приборы, на расстоянии не менее 20 метров от опоры и других заземляющих устройств в землю заглубляется измерительный электрод, собирается схема (рис.3). Рис. 3. Измерение наведенного напряжения при различных схемах заземления Заземленные измерительные провода подключаются к проводам ВЛ, снимается переносное заземление, установленное на рабочем месте, с использованием изолирующих штанг и переключателя выполняется отключение заземления измерительных проводов и их поочередное соединение с измерительным прибором. Перебором вариантов заземления или разземления проводов и подключения измерительного прибора выбирается схема с максимальным значением наведенного напряжения. Для определения значения наведенного напряжения при различных схемах заземления и без заземлений ВЛ работу продолжают в следующем порядке: Отключается заземление во втором РУ и проводится измерение наведенного напряжения по схеме без заземления во втором РУ; Отключается заземление в первом РУ и проводится измерение на незаземленной ВЛ при помощи киловольтметра; Включается заземление в первом РУ, проводится измерение наведенного напряжения по схеме без заземления во втором РУ. На ВЛ, имеющих более двух РУ, измерение выполняется аналогично. По окончанию измерения рассчитывают значение максимального наведенного напряжения Uмакс. при наибольшем рабочем токе влияющей ВЛ: Uмакс. =Uизм ,(2) где — Uизм — измеренное напряжение, В; — ток нагрузки влияющей ВЛ в момент измерения, А; — наибольший рабочий ток влияющей ВЛ, А При прохождении ВЛ в коридоре нескольких влияющих ВЛ: Uмакс = Uизм ,(3) где — — сумма максимально возможных значений токов, протекающих по влияющим ВЛ, А. Ее значение рассчитывается по формуле: = ,(4) где — — сумма максимально возможных измеренных значений токов, протекающих по влияющим ВЛ, A. Рассчитывается по формуле: = ,(5) Для измерения наведенного напряжения был выбран второй метод, так как он наиболее информативен и удовлетворяет требованиям безопасности. В качестве прибора для измерения был выбран прибор КНН с ИНН-15 (рис.4). Рис. 4. Комплект измерения наведенного напряжения с ИНН-15 Вывод В качестве измерения наведенного напряжения в сетях 10/0,38 кВ компании МУП РГРЭС предложен второй метод измерения. Измерение при различных схемах заземления удовлетворяет информативности и необходимой точности для сравнения при предварительном расчете. Данные исследования будут использованы при составлении методических указаний для электротехнического персонала МУП РГРЭС.
|
Анализ причин несчастных случаев при работах на воздушных линиях электропередачи, находящихся под наведенным напряжением
НРЭ № 4 (2017 г.) Охрана труда
щихся под наведенным напряжением. Возможно, до момента, пока не установлено переносное
заземление, допустимое расстояние до проводов и грозозащитных тросов необходимо выби-
рать по п. 3.3 Правил [3], т.е. как до токоведущих частей, находящихся под напряжением.
По крайней мере, исходя из представленных на рисунках значений, это расстояние не должно
быть менее 1 м.
Нередко к поражению наведенным напряжением приводит сбивание переносного заземле-
ния с провода или грозозащитного троса (см. рис. 1). Поражение происходит непосредственно
при одновременном контакте человека с проводом, с которого было сбито переносное заземле-
ние, и опорой или заземленной корзиной автоподъемника, а также при касании к заземляю-
щему проводнику сбитого переносного заземления.
Сбивание переносного заземления происходит при сильном механическом воздействии на
него. Причиной такого воздействия могут быть:
зацепление заземляющего проводника переносного заземления стрелой или корзиной
автоподъемника;
изменение тяжения провода, на который установлено переносное заземление, вслед-
ствие разрезания провода или отсоединения шлейфа;
сбивание переносного заземления с провода при переходе работника с провода на тра-
версу.
В некоторых сетевых организациях для снижения вероятности сбивания на рабочем месте
устанавливаются параллельно два переносных заземления. Однако это приводит к увеличению
числа потенциально опасных операций, связанных с установкой и снятием дополнительных
переносных заземлений.
Несчастные случаи, произошедшие из-за прикосновения к открытой проводящей части
опоры, заземляющего электрода, автомашины, находящихся под напряжением из-за стекаю-
щих индуцированных токов с заземлителя, происходят не так часто, однако на них надо обяза-
тельно обратить внимание, потому что такие случаи происходят только из-за недочетов Правил
[3]. Причина этих несчастных случаев заключается в том, что Правилами не предусмотрено
измерение напряжения, возникающего на заземлителе после установки переносного заземле-
ния, с целью убедиться в достаточности принятых мер по обеспечению безопасного проведе-
ния работ. Подобные случаи имели место при заземлении отключенных проводов по концам на
ВЛ и на месте проведения работ (см. рис. 3, а) и при заземлении только на месте проведения
работ (см. рис. 3, б).
Выводы
Необходимо скорректировать и дополнить Правила по охране труда при эксплуатации элек-
троустановок с целью снижения травматизма при работах под наведенным напряжением.
В частности:
выделить отдельный вид работ “под наведенным напряжением”, к примеру: “работа со
снятием напряжения”. В данном разделе должен быть приведен алгоритм безопасного
Рецензия на статью «Измеритель наведённого напряжения»
С интересом ознакомился со статьей «ИЗМЕРИТЕЛЬ НАВЕДЕННОГО НАПРЯЖЕНИЯ», размещенной на сайте ООО «НЕО» в разделе «Документация». К сожалению, фамилия автора не указана.
В данной статье автор описывает достоинства измерителя наведенного напряжения, недавно включенного в реестр средств измерения.
Неприятным сюрпризом стало то, что автор «достоинства» своего измерителя выделяет на фоне «недостатков» измерителя наведенного напряжения ИНН-15, выпускаемого нашим предприятием. Опуская этическую сторону такого подхода, вынужден прокомментировать, натяжки, неточности, да и просто грубые ошибки, содержащиеся в статье.
Упоминая об ИНН-15, автор делает выводы о невозможности его использования в солнечную погоду ввиду малой яркости светодиодного индикатора. Можно подумать, автор не подозревает о том, что для такого случая с 2016 г. в комплект для измерения наведенного напряжения, в состав которого входит ИНН-15, может включается УДСП, позволяющий дистанционно наблюдать показания ИНН-15 на расстоянии до 30м.
Далее автор делает удивительные заключения о том, что измерения с помощью ИНН-15 производятся только относительно опоры и о вытекающей из этого факта большой погрешности измерения. Удивителен сам факт того, что упоминая о ИНН-15, автор не удосужился заглянуть в руководство по эксплуатации ИНН-15 — там написано «… подключить струбцину к стационарному заземлителю (опоре) или к специальному измерительному зонду погруженному в грунт на глубину не менее 0,5м». Еще более удивителен факт того, что различия результатов измерения наведенного напряжения относительно опоры и относительно электрода, находящегося на расстоянии 25м от опоры (вполне очевидный факт), автор трактует, как очевидный недостаток ИНН-15. Между тем ИНН-15 всего лишь измерительный прибор, которым потребитель пользуется по своему усмотрению — в руководстве по эксплуатации не содержится методики измерения наведенного напряжения.
С другой стороны не считаю метод измерения наведенного напряжения относительно опоры неправильным. Если наведенное напряжение измеряется не с абстрактными целями, а для того, чтобы понять, какую опасность оно представляет для персонала, на мой взгляд (и его разделяют многие специалисты-энергетики) измерение должно производиться относительно места на котором будет находиться человек при проведении работ.
Теперь немного об откровенных ляпах, содержащихся в статье, например: «…Форма сигнала имеет вид трех наложенных друг на друга синусоид, смещенные по фазе на 120º , с разными амплитудами из-за изменения тока в проводах влияющей ВЛ» при том, что любой студент, изучавший электротехнику в институте или техникуме знает, что суммой синусоид одной частоты (причем любого количества) будет синусоида!
Или заявление, что из-за того, что форма наведенного напряжения отличается от синусоидальной, для его измерения необходимо применять приборы, измеряющие среднеквадратичное (что справедливо) или пиковое значение (что совершенно не очевидно, и скорее ошибочно). Выбор пикового значения для оценки наведенного напряжения является спорным с учетом того, что в энергетике практически всегда под напряжением подразумевается среднеквадратичное значение (СКЗ) — сеть 220В, 380В, классы напряжений и т.д. Само безопасное значение наведенного напряжения — 25В именно СКЗ. Подразумевается, что для сравнения потребитель должен из пикового значения получить СКЗ? Общеизвестно, что пересчет из пикового значения в среднеквадратичное дает точный результат только для синусоиды, в случае отклонения формы от синусоидальной, особенно при наличии в спектре сигнала ВЧ составляющих, появляется значительная погрешность. Чтобы в этом убедиться, достаточно подать от генератора на измеритель пиковых значений синусоидальный и треугольный сигнал одинаковой амплитуды, при этом показания будут одинаковыми, хотя среднеквадратичные значения этих сигналов отличаются.
Сам автор объясняет необходимость измерения усредненных пиковых значений тем, что устраняется влияние формы входного напряжения на погрешность измерений. Другими словами для сигналов одной амплитуды, но разной формы (к примеру синусоидальной, прямоугольной, треугольной) показания будут одинаковыми. При этом среднеквадратичные значения будут разные. В чем преимущество? Удивительно однако, что для демонстрации метрологических характеристик своего прибора, автор ссылается не на сравнительные измерения с эталонным прибором, а на совпадение расчетных и измеренных значений наведенного напряжения. При этом известно, что расчетные значения сами по себе нуждаются в подтверждении.
Затем автор резюмирует, что созданный измеритель наведенного напряжения по своей конструкции и методу измерения не имеет аналога в практике измерения напряжения. Что касается конструкции, это утверждение полностью ложное, т.к. как было сказано выше «Электроприбор» с 2016 производит устройство дистанционного считывания показаний УДСП, а сам принцип обмена по радиоканалу между измерительным и индикаторным блоком, который, по всей видимости, автор считает свои изобретением, используется также в индикаторе тока ИТ-04, который выпускается нашим предприятием около десяти лет. Можно упомянуть также съемный высоковольтный щуп, которым измеритель наведенного напряжения производства «НЕО» обзавелся недавно (очевидно по результатам испытаний) и очень напоминает высоковольтный щуп ИНН-15.
По методу измерения я уже высказался, добавлю только, что метод измерения пиковых значений не является открытием автора и широко используется на ВЧ, вот только для измерения несинусоидального сигнала на низких частотах его не используют из-за большой погрешности и поэтому — да, я бы сказал, что метод не имеет аналога.
Необходимо также указать на проблемы, появление которых возможно при использовании измерителя наведенного напряжения производства «НЕО». На мой взгляд их две:
1. Отсутствие собственного индикатора на измерительном блоке. Представьте картину: исполнитель, находящийся на опоре, удерживает контактный электрод на проводе ВЛ. Контакт в данной точке может быть плохим (окисная пленка, лед), но исполнитель этого не знает — нет индикатора. Исполнитель на земле на расстоянии 50м, под шум ветра, должен объяснить ему, что нужно получше прижать электрод. Ситуация усугубляется при наличии перегрузки, когда нужно реагировать очень быстро — исполнитель на опоре узнает о ней не сразу — время будет зависеть от расстояния между сотрудниками и от силы легких исполнителя на земле.
2. Наличие выключателей питания на измерительном и индикаторном блоке — одно дело забыть выключить прибор в лаборатории и совсем другое дело если прибыв для проведения работ на несколько десятков, а то и сотен километров, вдруг обнаруживается, что какой-то из блоков забыли выключить и он полностью разряжен — ситуация вполне вероятная.
В заключение хочу отметить, что выбранный автором стиль противопоставления своего измерителя измерителю ИНН-15, с целью демонстрации преимущества первого, приводит к противоположным результатам: специалисту не составит труда, определить какой из измерителей предпочтителен — измеритель истинного среднеквадратичного значения, имеющий собственный индикатор и устройство дистанционного считывания показаний, или пиковый измеритель, показания которого все равно придется приводить к среднеквадратичному значению, и имеющий только устройство дистанционного считывания.
Нач. отдела разработки ООО «Электроприбор»
Мисько Роман Михайлович
Опыт разработки в области средств измерения и электрозащитных средств 35 лет.
Базовая электроника — эффективность трансформатора
Когда на первичную обмотку трансформатора накладывается некоторое напряжение, магнитный поток, создаваемый в первичной обмотке, индуцируется во вторичную из-за взаимной индукции, которая создает некоторое напряжение во вторичной обмотке. Напряженность этого магнитного поля увеличивается по мере того, как ток возрастает от нуля до максимального значения, которое задается mathbf fracd varphidt.
Магнитные линии потока проходят через вторичную обмотку. Количество витков во вторичной обмотке определяет наведенное напряжение. Следовательно, величина наведенного напряжения будет определяться
N гидроразрываd varphiдт
Где N = количество витков во вторичной обмотке
Частота этого наведенного напряжения будет такой же, как частота первичного напряжения. Пиковая амплитуда выходного напряжения будет затронута, если магнитные потери высоки.
Индуцированная ЭДС
Попробуем нарисовать некоторую связь между наведенной ЭДС и числом витков в катушке.
Предположим теперь, что как первичная, так и вторичная катушки имеют по одному витку. Если к одному витку первичной обмотки приложить один вольт без потерь (идеальный случай), то поток тока и создаваемое магнитное поле индуцируют один и тот же вольт во вторичной обмотке. Следовательно, напряжение одинаково с обеих сторон.
Но магнитный поток изменяется синусоидально, что означает,
phi= phimax sin omegat
Тогда основное соотношение между индуцированной ЭДС и обмоткой катушки из N витков
EMF=получается разскоростьизизменение
E=N fracd phidt
E=N times omega times phimax times cos( omegat)
Emax=N omega phimax
Erms= fracN omega sqrt2 times phimax= frac2 pi SQRT2 разF разН раз Phiмакс
Eэфф=4,44FН Phiмакс
куда
f = частота потока в герцах = frac omega2 pi
N = количество обмоток катушки
∅ = плотность потока в веберах
Это называется уравнением ЭДС трансформатора .
Поскольку переменный поток производит ток во вторичной катушке, и этот переменный поток создается переменным напряжением, мы можем сказать, что только переменный ток переменного тока может помочь работе трансформатора. Следовательно, трансформатор не работает на постоянном токе .
Потери в Трансформаторах
Любое устройство имеет мало потерь в практическом применении. Основные потери в трансформаторах — это потери в меди, потери в сердечнике и утечка флюса.
Медные потери
Потеря меди — это потеря энергии из-за тепла, производимого током, протекающим через обмотки трансформаторов. Они также называются « потерями I 2 R » или « потерями I в квадрате R», поскольку потеря энергии в секунду увеличивается с увеличением квадрата тока через обмотку и пропорциональна электрическому сопротивлению обмотки.
Это можно записать в уравнении как
IPRP+ISRS
куда
I P = первичный ток
R P = первичное сопротивление
I S = вторичный ток
R S = вторичное сопротивление
I P = первичный ток
R P = первичное сопротивление
I S = вторичный ток
R S = вторичное сопротивление
Основные потери
Основные потери также называются железными потерями . Эти потери зависят от используемого материала сердечника. Они бывают двух типов, а именно, гистерезисные и вихретоковые потери .
Потеря гистерезиса — переменный ток, индуцированный в виде магнитного потока, продолжает колебаться (например, подниматься и опускаться) и менять направление в соответствии с индуцированным напряжением переменного тока. Некоторая энергия теряется в ядре из-за этих случайных колебаний. Такая потеря может быть названа потерей гистерезиса .
Потеря вихревых токов — в то время как весь этот процесс продолжается, в сердечнике индуцируются некоторые токи, которые непрерывно циркулируют. Эти токи вызывают некоторую потерю, называемую потерей вихревых токов . На самом деле переменное магнитное поле должно вызывать ток только во вторичной обмотке. Но это также вызывает напряжения в соседних проводящих материалах, что приводит к потере энергии.
Утечка магнитного потока — Хотя связи магнитного потока достаточно сильны, чтобы произвести требуемое напряжение, будет иметь место некоторый поток, который протекает при практическом применении и, следовательно, приводит к потере энергии. Несмотря на то, что это мало, эта потеря также учитывается, когда речь идет о приложениях с высокой энергией.
Потеря гистерезиса — переменный ток, индуцированный в виде магнитного потока, продолжает колебаться (например, подниматься и опускаться) и менять направление в соответствии с индуцированным напряжением переменного тока. Некоторая энергия теряется в ядре из-за этих случайных колебаний. Такая потеря может быть названа потерей гистерезиса .
Потеря вихревых токов — в то время как весь этот процесс продолжается, в сердечнике индуцируются некоторые токи, которые непрерывно циркулируют. Эти токи вызывают некоторую потерю, называемую потерей вихревых токов . На самом деле переменное магнитное поле должно вызывать ток только во вторичной обмотке. Но это также вызывает напряжения в соседних проводящих материалах, что приводит к потере энергии.
Утечка магнитного потока — Хотя связи магнитного потока достаточно сильны, чтобы произвести требуемое напряжение, будет иметь место некоторый поток, который протекает при практическом применении и, следовательно, приводит к потере энергии. Несмотря на то, что это мало, эта потеря также учитывается, когда речь идет о приложениях с высокой энергией.
Сила Трансформера
Когда рассматривается идеальный трансформатор без потерь, мощность трансформатора будет постоянной, как произведение, когда напряжение V, умноженное на ток I, является постоянным.
Можно сказать, что мощность в первичной обмотке равна мощности во вторичной обмотке, так как об этом позаботится трансформатор. Если трансформатор увеличивает напряжение, то ток уменьшается, а если напряжение понижается, ток увеличивается, чтобы поддерживать постоянную выходную мощность.
Следовательно, первичная мощность равна вторичной мощности.
Р−Primary=Р−Secondary
VPIP cos phiP=VSIS cos phiS
Где ∅ P = первичный фазовый угол и ∅ S = вторичный фазовый угол.
КПД трансформатора
Количество или интенсивность потерь мощности в трансформаторе, определяет эффективность трансформатора. Эффективность можно понять с точки зрения потери мощности между первичной и вторичной обмоткой трансформатора.
Следовательно, отношение выходной мощности вторичной обмотки к входной мощности первичной обмотки может быть указано как КПД трансформатора . Это можно записать как
Efficiency= fracPoweroutputPowerinput times100%
Эффективность обычно обозначается через η . Приведенное выше уравнение справедливо для идеального трансформатора, в котором не будет потерь и вся энергия на входе передается на выход.
Следовательно, если учитываются потери и если эффективность рассчитывается в практических условиях, следует учитывать приведенное ниже уравнение.
$$ Efficiency \: = \: \ frac {Power \: output} {Power \: output \: + \: Медь \: потери \: + \: Core \: потери} \: \ times \: 100 \% $ $
В противном случае его также можно записать как
Эффективность= гидроразрываМощностьвход−Потерипитаниявход раз100
1− гидроразрываПотериInputМощность раз100
Следует отметить, что вход, выход и потери выражены в единицах мощности, то есть в ваттах.
пример
Рассмотрим трансформатор с входной мощностью 12 кВт, рассчитанный на ток 62,5 А, с эквивалентным сопротивлением 0,425 Ом. Рассчитаем КПД трансформатора.
Решение —
Предоставленные данные
- Входная мощность = 12 кВт
- Номинальный ток = 62,5 А
- Эквивалентное сопротивление = 0,425 Ом
Расчет потерь —
Потери меди при номинальном токе I 2 R = (62,5) 2 (0,425) = 1660 Вт
У нас есть
Эффективность= гидроразрываМощностьвход−Потерипитаниявход раз100
Следовательно,
ета= гидроразрыва12000−166012000 раз100
ета= гидроразрыва1034012000 раз100
eta=0.861 times100=86%
Следовательно, КПД трансформатора составляет 86%.
Индуцированный потенциал и эффект генератора — Индуцированный потенциал и трансформаторы — Eduqas — Редакция GCSE Physics (Single Science) — Eduqas
Для протекания электрического тока в цепи требуется разность потенциалов или напряжение.
Создание разности потенциалов
Разность потенциалов может индуцироваться (создаваться) в проводнике при движении между проводником и магнитным полем. Это может происходить двумя разными способами:
- катушка провода перемещается в магнитном поле
- магнит перемещается в катушку провода
Это называется электромагнитной индукцией и часто упоминается как эффект генератора.
Индуцированное напряжение создает индуцированный ток, если проводник включен в полную цепь. Как и все токи, индуцированный ток создает вокруг себя магнитное поле. Обратите внимание, что это магнитное поле противодействует первоначальному изменению. Например, если магнит перемещается в катушку с проволокой, индуцированное магнитное поле имеет тенденцию отталкивать магнит обратно из катушки. Этот эффект возникает независимо от того, перемещается ли магнит в катушку или катушка перемещается вокруг магнита.
Факторы, влияющие на наведенный потенциал
Направление наведенной разности потенциалов или наведенного тока зависит от направления движения.Ток меняется на противоположный, когда:
- магнит перемещается из катушки
- другой полюс магнита перемещается в катушку
Изображения иллюстрируют, как это работает.
1. Стержневой магнит находится снаружи катушки с проволокой, подключенной к амперметру, показывающего отсутствие тока
2. Магнит перемещается в катушку с проволокой, и амперметр регистрирует положительный ток.
3. Магнит неподвижен в катушке провод. Нет тока
4.Магнит выходит из катушки с проволокой, и амперметр регистрирует отрицательный ток.
Наведенная разность потенциалов или индуцированный ток увеличиваются, если:
- скорость движения увеличивается
- увеличивается напряженность магнитного поля
- число витков на катушке увеличивается
Наведенное напряжение | Fossil Consulting Services, Inc.
Еще в дни моей работы у нас случился шок, когда технический специалист выполнял техническое обслуживание того, что должно было быть обесточенным.Отправив их на проверку, началось расследование того, как это произошло. «Очевидно, — подумали мы, — произошла ошибка с тегом». Технику, должно быть, не удалось открыть выключатель. Мы ошибались — все выключатели были разомкнуты, но напряжение в цепи осталось. Как такое могло произойти?
Требования к производству электроэнергии
Вспомните свои основы электротехники. Для создания текущего потока требуются три элемента:
- Магнитное поле
- Токоведущий провод
- Относительное движение между двумя
Этот принцип продемонстрировал мой инструктор, размахивая магнитом над проводом, чтобы зажечь лампочку.Позже этот же принцип будет продемонстрирован на классической турбогенераторной установке. Подробная статья, объясняющая эти принципы, показана здесь.
На протяжении всей моей ранней карьеры производство электричества основывалось на физической машине, вращающей магнит около статора с током. Пунктами 1 и 2 доволен! Вращение ротора создает движение между ними, и после выполнения пункта 3 течет электричество. Никакой магии здесь нет — я вижу, как происходят механические вещи, и это приводит к электричеству.Простой. Верно?
Трансформаторы
По мере развития моей карьеры я пытался получить квалификацию оператора и расспрашивал о том, как работает трансформатор. Я никогда не задумывался о том, что происходило в этих «волшебных шкатулках».
Моему мировоззрению относительно производства электроэнергии бросили вызов те же трансформаторы, мимо которых я проходил несколько месяцев! Я понял, что в трансформаторах есть магнитное поле. Ток, проходящий по проводу, создает магнитное поле. Но где было движение? В этом трансформаторном ящике нет крошечной вращающейся турбины, а?
В проводе переменного тока (AC) магнитное поле расширяется и сжимается несколько раз в секунду в зависимости от частоты (например,грамм. 60 Гц в США). Пункт 1: доволен. Следовательно, любой проводник с током (элемент 2) вблизи этих линий магнитного потока будет иметь напряжение, индуцированное внутри них, поскольку относительное движение магнитного поля (элемент 3) разрезает их. Помните, что ключевое слово — ОТНОСИТЕЛЬНОЕ движение. Теперь трансформатор обрел смысл.
Индуцированное напряжение
Примените этот принцип трансформатора к стандартному кабельному лотку с проводами. Мы видим эти кабельные лотки каждый день в промышленных условиях. В некоторых лотках десятки проводов находятся в прямом контакте с протекающими через них большим током.В результате получается лоток, полный расширяющихся и сжимающихся магнитных полей вблизи проводников с током. В этой настройке напряжение может быть наведено в проводе, который в противном случае должным образом заблокирован. Этот принцип был ключом к шокированной технике.
Расследование показало, что система была должным образом заблокирована и помечена. Однако кабель к компоненту, над которым выполняется работа, лежал в лотке, заполненном другими кабелями под напряжением. Эти кабели создали достаточное напряжение в кабеле, чтобы нанести вред технику.
Принципы правильной блокировки / маркировки (LOTO)являются основой безопасности, но не должны быть завершением проверок. Каждая программа электробезопасности должна включать проверки, чтобы избежать травм, подобных описанной. Эти проверки должны гарантировать, что при выполнении любых электромонтажных работ проверяется отсутствие наведенного напряжения в цепи, которая должна работать, или что цепь заземлена до начала работы. Правильные процедуры в сочетании с обучением основам электротехники могли бы предотвратить эту аварию несколькими способами.
Нужны ли вашему предприятию дополнительные контрольные списки для предотвращения опасных ситуаций для персонала предприятия? Fossil Consulting может разработать надлежащие процедуры блокировки / маркировки вместе с дополнительными контрольными списками первостепенной важности.
Сообщите нам о потребностях вашего завода.
Как рассчитать индукционные токи, напряжение и петли — Видео и стенограмма урока
Приложения
Трансформаторы — это устройства, используемые для повышения или понижения напряжения.Они состоят из железного металлического сердечника в форме рамки для фотографий. По обе стороны от железного сердечника — петли из проволоки. Напряжение первичной обмотки влияет на напряжение вторичной обмотки. Если вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка, напряжение повышается до более высокого напряжения. Если вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка, напряжение понижается до более низкого напряжения. Он используется при передаче электроэнергии от электростанций к жилым домам и предприятиям.
Электрические зубные щетки заряжаются за счет наведенного напряжения.Внутри зарядного устройства находится катушка с проводом. Зарядное устройство имеет катушку, которая испытывает изменяющееся магнитное поле из-за переменного тока в электрической системе дома. Поскольку магнитное поле изменяется из-за переменного тока, в катушке индуцируется ток, который заряжает электрическую зубную щетку.
Теперь давайте сделаем расчет с учетом наведенных напряжений и токов из-за изменения магнитных полей.
Пример
Подсказка: круглый провод с радиусом 10 см подвергается воздействию 0.Магнитное поле 1 Тл направлено вверх. Круглый проводник перпендикулярен магнитному полю и имеет сопротивление 0,2 Ом. Магнитное поле увеличивается до 0,5 Тл за 0,5 секунды. Какова величина индуцированного напряжения, индуцированного тока и направления тока?
Решение: Всегда полезно нарисовать сценарий.
Нам нужно определить ΔΦ , то есть изменение магнитного потока.Поскольку петля круговая, площадь будет вычисляться с использованием уравнения площади круга, πr2 .
Теперь мы можем подставить ΔΦ в наше уравнение:
Как мы видим, наведенное напряжение составляет ≈ 0,025 В. С помощью закона Ома можно определить силу тока в контуре.
V = IR
I = V / R
I = 0,025 В / 0,2 Ом
I ≈ 0,13 ампер
Мы можем определить направление тока, указав правую руку большой палец вверх, потому что проволочная петля не хочет, чтобы магнитное поле изменялось, и оно уменьшается в направлении вниз. Кончик большого пальца правой руки направлен вверх, пальцы правой руки согнуты влево. Если посмотреть на петлю, это будет поток против часовой стрелки.
Итоги урока
Давайте рассмотрим. Закон Фарадея определяет наведенное напряжение в замкнутом проводящем контуре при изменении магнитного потока. Магнитный поток — это величина магнитного поля, проникающего перпендикулярно через область. Катушка с проволокой, которая испытывает изменяющееся магнитное поле и / или изменение площади катушки, вызывает изменение магнитного потока.
Это вызовет напряжение, создающее электрический ток через провод. Направление тока создаст магнитное поле в том направлении, которое будет пытаться поддерживать постоянное чистое магнитное поле.
Закон Ома ( В = IR ) можно использовать для определения наведенного тока в контуре.
Трансформаторы — это устройства, которые увеличивают или уменьшают напряжение в зависимости от количества витков провода вокруг первичной и вторичной катушек на противоположных сторонах железного сердечника. Они используются для передачи электроэнергии от электростанций к жилым домам и предприятиям, а также в системах зарядки электрических зубных щеток.
Отдельный метод устранения наведенного напряжения при определении потерь переменного тока без контроля фазы: AIP Advances: Vol 10, No 10
B.Принцип
Когда переменный ток передается на YBCO CC, силовые линии магнитного поля, создаваемого переменным током, постоянно перемещаются в сверхпроводник и выходят из него, вызывая резистивные потери, которые известны как потери переменного тока и могут быть рассчитаны следующим образом: формула: где Vrms — эффективное значение резистивного напряжения на образце, а Irms — эффективное значение тока, передаваемого в сверхпроводнике. Потери на единицу длины за цикл: где f — частота тока, а l — расстояние между сварными соединениями выводов напряжения.Фактически, резистивное напряжение можно рассчитать как VR = IRS, а индуцированное напряжение — как VL = LdIdt. Однако для данного тестового образца L всегда недоступен, но необходимо точно исключить V L для расчета потерь переменного тока; поэтому предусмотрена компенсационная катушка для точного удаления V L . Упрощенная конструкция компенсационной катушки показана на рис. 2. Катушка 1 — это первичная обмотка, состоящая из токоподвода в цепи, имеющая длину l , количество витков обмотки N 1 , и радиус r 1 .Катушка 2 — это вторичная обмотка, которая сделана из чистой медной лакированной проволоки с радиусом намотки r 2 . Путем регулировки вторичной обмотки количество витков первичной обмотки составляет N 2 . Таким образом, взаимная индуктивность M , которая является параметром, зависящим от структуры, между двумя катушками составляет где μ0 — проницаемость вакуума, а S = πr22 — площадь поперечного сечения вторичной катушки. Разница между полным напряжением CC и компенсирующим напряжением компенсационной катушки выражается как| U (t) = ItR + (L − M) dItdt, | (4) |
| U (t) = I0 sin (ωt + δ) R + (L − μ0N1N2lπr22) ωI0 cos (ωt + δ), | (5) |
| U (t) = Ud sin (ωt + φ + δ), | (6) |
(PDF) Наведенное напряжение в разомкнутом проводе
arXiv: 1512.07133v1 [Physics.class-ph] 22 декабря 2015 г.
Индуцированное напряжение в разомкнутом проводе
К.Morawetz1,2,3, M. Gilbert1, A. Trupp4
1Мюнстерский университет прикладных наук, Stegerwaldstrasse 39, 48565 Steinfurt, Германия
2Международный институт физики (IIP) Федеральный университет Рио-Гранде
do Norte Av. Odilon Gomes de Lima 1722, 59078-400 Natal, Brazil
3Max-Planck-Institute for the Physics of Complex Systems, 01187 Dresden, Germany and
4Brandenburg University of Applied Police Sciences,
Bernauer Straße 146, 16515 Oranienburg, Germany
Рассмотрена и решена загадка, возникающая из закона Фарадея, относительно вопроса, какое напряжение
индуцируется в разомкнутом проводе, воспринимающем изменяющееся во времени однородное магнитное поле.Продольное электрическое поле
дает 1/3, а поперечное поле — 2/3 в индуцированное напряжение. Представление
однородного и изменяющегося во времени магнитного поля неизбежно подразумевает определенную точку симметрии
или линию, зависящую от геометрии источника. Как следствие, индуцированное напряжение открытого провода
оказывается площадью, охватываемой относительно линии симметрии или точкой, перпендикулярной
магнитному полю. Это, в свою очередь, позволяет найти точки симметрии источника магнитного поля путем измерения
напряжения открытого провода.Мы представляем две точно решаемые модели для точки симметрии
и для линии симметрии. Результаты применимы к проблемам разомкнутой цепи и для астрофизических приложений
.
I. ВВЕДЕНИЕ
Закон Фарадея является обычным хрестоматийным знанием о том, что
индуцированное напряжение замкнутого круга в магнитном поле
либо вызвано зависящим от времени изменением замкнутой области эн-
, либо временем- зависимое изменение магнитного поля
[1].Индукция в деформируемых цепях и около
головоломок обсуждались в [2]. Индукционные эксперименты Фарадея
теперь получили определенное возрождение, когда
наноструктур рассматриваются [3] и играют решающую роль
в сверхпроводниках второго типа [4, 5], ссылки см. В [6].
Эффекты магнитного поля в токах даже используются для
измерения скорости света [7].
Хотя индукция в замкнутых проводах хорошо изучена,
индукция в открытых проводах редко изучается, вероятно,
, поскольку там эффекты вызывают особенно затруднения.Хотя
магнитных эффектов из-за разомкнутых цепей известны
более 100 лет, они все еще представляют интерес в связи с проблемами коррозии ферромагнитных электродов в спектре
.
Обзор экспериментальных мероприятий и их истории
см. В [8]. Поскольку большинство экспериментов проводится по вопросу о коррозионных материалах [9–
11], на него накладывается проблема химических реакций. В
в этом контексте было высказано предположение, что потенциал изменяет
из-за неравновесного происхождения, так что силы Лоренца и градиент
являются важными в потоке при анодном растворении микроструктур
[12].Эти эффекты магнитного поля являются критически важными для формирования рисунка электроосаждений [13]. В [8, 11] ориентация электрода
в магнитном поле выявляет
противоположных откликов при ориентации параллельно и перпендикулярно полю.
Несмотря на такое разнообразие приложений, простой вопрос
о том, какое напряжение индуцируется в разомкнутом проводе или цепи
при помещении в однородное и изменяющееся во времени магнитное поле, не рассматривается.Здесь мы хотим решить эту загадку
, предоставив уникальное выражение напряжения
, возникающего на концах разомкнутого провода в пределах зависящих от времени
и однородных магнитных полей, и его зависимости от направления магнитного поля
. .
1. Парадокс
Первый парадокс возникает, если задать простой вопрос
, какое напряжение индуцируется в открытом изогнутом проводе в изменяющемся во времени, но однородном магнитном поле
. Первый эксперимент на
gedanken, кажется, убеждает нас в том, что этот возраст
вольт не определен.Предположим, что изогнутый провод находится в однородном магнитном поле
, зависящем от времени.
, в зависимости от того, замыкает ли провод по часовой стрелке или против часовой стрелки,
дает другой знак индуцированных напряжений на его концах
, как показано в примере на рис. 1. В зависимости от пути
, используемого для превращения этих проводов в замкнутые, В петле изменение магнитного поля на
вызовет либо электрическое поле с
слева направо, либо справа налево. Можно подумать о многих различных схемах
, которые демонстрируют одно и то же противоречие.
РИС. 1. Индукция в двух идентичных проводах (сплошных), различающихся только
замыканием (пунктир), что приводит к противоположному знаку в наведенном напряжении
.
Решение этого парадокса проливает свет на гениальность закона Фарадея. Для измерения напряжения один
должен каким-то образом замкнуть разомкнутый провод, что каждый раз обеспечивает замкнутую зону
. Верно, что вышеупомянутая установка
дает два разных знака в зависимости от того, как замкнуть
кружки путем измерения.
Объяснение, приведенное до сих пор, похоже, приводит к выводу:
сион, что напряжение в разомкнутом проводе само по себе остается
an9769
% PDF-1.5 % 338 0 объект > / OCG [430 0 R] >> / OpenAction 339 0 R / Резьбы 340 0 R / Тип / Каталог >> эндобдж 342 0 объект > эндобдж 58 0 объект > эндобдж 458 0 объект > поток Acrobat Distiller Command 3.01 для SunOS 4.1.3 и более поздних версий (SPARC) 2010-04-23T18: 13: 55-05: 001999-05-04T15: 33: 18Z2010-04-23T18: 13: 55-05: 00 Adobe Illustrator CS3
Паразитное и индуцированное напряжение: Electrical Online
Проблема паразитного и / или индуцированного напряжения была посвящена большим исследованиям. В большинстве сценариев это явление является скорее проблемой и темой для теоретического обсуждения, чем реальной проблемой безопасности. Однако бывают ситуации, когда паразитное и индуцированное напряжение может вызвать серьезные проблемы, приводящие к травмам и даже смерти. Скомпрометированные или неисправные электрические системы вокруг высоковольтных распределительных сетей, уличного освещения и пристаней для яхт — это лишь несколько примеров того, где серьезные проблемы безопасности вызывают определенную озабоченность.Домашний скот также очень чувствителен к наведенному напряжению, и проблемы возникают с системами поения, особенно с теми, в которых в качестве нагревательных элементов используется электричество, чтобы вода не таяла.
Однако индуктивность, емкость, сопротивление, напряжение и ток — основные компоненты теории электричества, а индуктивность — это принцип работы трансформаторов. Когда вы берете распределительную систему электроснабжения на 14 400 вольт и переводите ее в пригодную для использования систему на 120/240 вольт, не существует физического соединения между электросетью и проводами, обеспечивающими питание вашего дома.Все дело в индуктивности.
Итак, хватит теоретического урока, теперь это подводит меня к вопросу, который я получил от посетителя сайта относительно наведенного напряжения.
Вопрос:
У меня есть линия на 4 розетки. При отключении от всех розеток нейтраль первичной линии питания (белая) имеет напряжение 28 В переменного тока с включенным выключателем. Основная линия имеет длину около 20 футов и рядом с ней нет другого провода. Откуда у меня паразитное напряжение? Поврежденной изоляции или проводов не обнаружил.
Не проверяя это сам или не видя точно, какова здесь ситуация, я бы ответил, что вы видите, что напряжение на нейтральном проводе индуцируется находящимся под напряжением горячим проводом в кабеле. Я предполагаю, что вы используете цифровой вольтметр с высоким сопротивлением, чтобы увидеть эти 28 вольт, и вы измеряете разрыв цепи от нейтральной линии относительно земли или земли. Это, вероятно, не о чем беспокоиться, и вы можете найти индуцированное напряжение во многих повседневных ситуациях.
У меня самого был опыт, который действительно продемонстрировал реальность наведенного напряжения и потенциальные последствия, которые оно может иметь при столкновении. Мы остановились в Р.В. парк в Виктории, Британская Колумбия, весной 2010 года. В парке есть открытая кладовая, где гости могут припарковать дополнительные автомобили, жилые автофургоны или лодки, а многие из киосков расположены под высоковольтной линией электропередачи.
Учитывая топографию этого острова Р.В. Припаркуйтесь, поскольку линии проходят через долину, они подходят довольно близко к земле внутри этого складского комплекса.Парковочные места перпендикулярны линиям.
Однажды, когда я пошел за чем-то из трейлера, прошел небольшой дождь, и трава вокруг парковочного места была длинной и влажной. На мне были сандалии с открытыми носками, и когда я открыл металлическую боковую дверь трейлера, я почувствовал покалывание в пальцах ног, как при наступлении на чертополох.
Я двигал ногами безрезультатно. Я также заметил, что когда я отпустил металлическую дверь трейлера, чертополох исчез! При более внимательном рассмотрении травы оказалось, что это была просто старая мягкая газонная трава и вообще ничего не колючая.Затем я посмотрел вверх и увидел гудящие над собой линии, и я понял, что чувствую, как наведенное напряжение идет от высоковольтных линий к металлическому трейлеру, проходит через мое тело, от пальцев ног, через мокрую траву, и в землю! Зная, какое напряжение используется в распределительных сетях, осознание того, что происходит, немного напугало меня, поэтому я решил провести небольшое тестирование. Сколько было напряжения?
Я достал мультиметр Fluke и воткнул черный измерительный провод во влажную землю.
Затем установил на моей шкале вольт переменного тока и коснулся металлической рамы прицепа.
550 В перем. Ух ты! Это заставило меня задуматься, достаточно ли этого для того, чтобы люминесцентная лампа мерцала или светилась, поэтому я поставил этот эксперимент, но результаты были неубедительными. Был дневной свет, поэтому было бы очень трудно заметить какую-либо активность внутри лампы при относительно высоком уровне окружающего света.
В тот первый день из-за дождя я решил отложить создание сообщения об этой проблеме для веб-сайта, поэтому дождался лучшего дня.Хорошая погода способствовала получению лучших снимков, но без избытка влаги и влажности результаты тестов были не такими впечатляющими, но все же удивительными. Вот фотография реальных показаний счетчика в тот день, когда я делал снимки.
Все, что потребовалось для эффективного отвода этого наведенного напряжения, — это уронить мои предохранительные цепи на землю и немного втоптать их во влажную почву.
Наилучшие результаты были получены при подключении моего прицепа к электрической розетке, таким образом подключив заземление моего прицепа к заземлению системы через заземляющий провод кабеля питания.
Этот опыт заставил меня пересмотреть свою позицию в отношении позиции NIMBY (не на моем заднем дворе), которую занимает большинство землевладельцев, когда коммунальные компании пытаются получить разрешение на строительство нового коридора линии электропередачи. Раньше я был совершенно безразличен к их причине и заявлениям о потенциальном неблагоприятном воздействии, которое эти электрические магнитные поля могут оказывать на окружающую среду. Хотя я не врач, лично ощутив воздействие на свое тело, я не могу не задаться вопросом, есть ли долгосрочные проблемы со здоровьем, которые могут возникнуть в результате длительного воздействия этих наведенных напряжений.При планировании маршрута следует позаботиться о том, чтобы эти линии электропередачи имели наименьшее возможное влияние.
Если вы когда-нибудь столкнетесь с подобной ситуацией, как я, отступите от проблемной зоны очень маленькими шагами или шаркайте ногами. Не стесняйтесь обращаться в энергетическую компанию, чтобы исследовать источник паразитного напряжения, поскольку проблема может быть серьезной, связанной с плохой или поврежденной сетью заземления или другими проблемами, которые могут возникнуть при распределении энергии, которую мы используем для наших повседневных удобств, которые мы принимаем.