Досить часто для росіян головним болем ставати невідповідність якості електропостачання в побутовій мережі, переважно це виявляється у значному зниженні напруги від нормативних значень. У цій статті будуть описані чому падає напруга, причини появи відхилення значень основних характеристик електроживлення, негативний впливна електроприлади і наведено ряд можливих прикладів вирішення проблемних питань з напругою живлення.
Чому виникає падіння напруги.
Якість електроживлення прописані в ГОСТ Р 54149-2010 «Норми якості електричної енергії в системах електропостачання загального призначення» в якому прописано, що зміна напруги може перебувати в межах ± 10% від номінального (або згідно з договірними умовами) протягом 100% часу інтервалу вимірювання один тиждень. У реального життячасто-густо цей стандарт порушується. Значення напруги, що входить у будинок або квартиру, може мати до 50% зниження. Здебільшого це спостерігається в залежності від сезону, але в окремих районах може бути постійним явищем.
Від чого може падати напруга:
- —трансформаторна підстанція.По всій території Росії встановлені трансформаторні підстанції, переважна більшість із них ставилися ще за часів СРСР, при цьому розрахунок навантаження на них вівся зовсім за іншими електроприладами та їх кількістю. Немаловажну роль грає і вік працюючих трансформаторів, який несприятливо впливає якість електроживлення. Але варто зауважити, що інженери того часу закладали значний запас міцності як за потужністю, так і механічною міцністю.
- — лінії електропередач.Ситуація аналогічна до трансформаторних підстанцій. Діаметр жил і матеріал кабелю (алюміній) часто не можуть витримати зростання споживання електроенергії, а численні скрутки з часом стали приносити свої втрати в якості. В теперішню мить алюмінієвий кабельзамінюється більш пристосований до навантажень мідний.
- — різниця споживаної потужності на фазах.Як відомо, є три фази у системі електроживлення. В основному в квартиру або приватний будинокпідключають одну із фаз. Якщо на одній фазі буде значне перевищення навантаження щодо двох інших, то виникає таке явище як перекіс фаз, яке провокує підвищення або зниження напруги.
Все написане вище може бути як окремо, так і в комплексі. Навіть якщо відремонтувати чи замінити одну із складових, то ситуація може покращитися лише частково. У мережах електропостачання є ще один нюанс: наприкінці лінії від трансформаторної підстанції електроспоживачі працюють у більш важких умовах, ніж споживачі, що знаходяться ближче до ТП (Вони можуть споживати більше потужності і при цьому якість електроживлення буде кращою).
До чого веде низька напруга у мережі.
- - Значне погіршення умов пуску всіх типів двигунів та пристроїв на базі двигуна;
- - При запуску електродвигуна збільшується пусковий струм;
- - перегрів проводів аж до оплавлення ізоляції та ймовірність спалаху від короткого замикання;
- - Зменшення яскравості світіння ламп або їх постійне моргання, що призводить до дискомфорту проживання в будинку;
- - Зменшення терміну служби побутових електроприладів;
- — нестабільна роботачутливою до електроживлення приладів;
- - Значне погіршення характеристик роботи електроприладів.
Все це разом завдає значних пошкоджень усім побутовим приладам у будинку. Телевізори, комп'ютери, світильники, кондиціонери, пилососи, холодильники та інші споживачі електроенергії зазнають великих пошкоджень не тільки під час пуску, а й у процесі штатної роботи. Трохи менше страждають прилади з імпульсним блокомхарчування, але й у них спостерігається неправильна робота та відхилення в режимах. Зрештою все це впливає і на людину: нагрівальні прилади витрачають більше часу на нагрівання, електроприлади з двигуном працюють з великим шумом, компресор холодильника може не запуститися (тобто продукти розморозяться), освітлення стає тьмянішим, що може вплинути на психічне та фізіологічний стан людини або, як мінімум, погіршити комфорт проживання у приміщенні.
Способи боротьби з неякісною напругою.
- 1. Претензія до енергопостачальної організації.Перед тим як подати претензію до енергопостачальної організації необхідно зібрати доказ постачання неякісної енергії. Це робиться шляхом встановлення спеціального пристрою, що реєструє всі характеристики та параметри мережі живлення. Обов'язковою умовою цього пристрою є наявність відповідного сертифіката. Цей пристрійвстановлюється безпосередньо на вході харчування до будинку чи квартири. Запис відбувається на карту пам'яті, потім записані дані можна перенести на комп'ютер і надрукувати для пред'явлення постачальнику електроенергії. Також дуже важливо правильно скласти претензійний лист, якщо немає необхідних знань, краще звернутися за консультацією до юриста. Якщо на ваш лист було отримано відмову, ви маєте повне право звернутися з позовом до судового органу. Якщо неякісне електропостачання спостерігається не тільки у вас, а й сусідів, можна подати колективну претензію, що значно прискорить рішення проблемного питанняз електрикою.
- 2. . Цей спосіб є найшвидшим і менш витратним за часом. Тому і найпопулярніший серед населення. Проблема якості енергопостачання вирішується відразу після встановлення на вході стабілізатора напруги. Стабілізатор напруги не тільки «доведе» напругу живлення до нормативних 220 Вольт, але й надійно захистить домашні електроприлади від різких перепадів напруги (стрибків) і від різного типуаварійних ситуацій у мережі. Стабілізатори напруги Енергія мають всі необхідні властивості для використання їх не тільки в побуті, але і на виробництві.
- 3. (Джерела безперебійного живлення).Рішення є дорожчим, ніж установка стабілізатора напруги, але в даному випадку є одна велика перевага. Інвертор не тільки стабілізує неякісну напругу, але і при повній відсутності напруги забезпечить резервне живлення від акумуляторів. Залежно від моделі, ємності акумуляторів та підключеного навантаження може резервувати живлення від 15 хвилин до 2-х діб. Встановлюється інвертор або на введення в будинок, або індивідуально на важливе електрообладнання, наприклад, опалювальний котел, холодильник, систему пожежної або охоронної сигналізації. Інвертори Енергія мають на виході ідеальну синусоїду, що дуже важливе для сучасної чутливої апаратури.
- 4. Встановлення пристроїв альтернативної енергетики.Встановлюються переважно у приватних будинках та котеджах. У даному випадку йдеться про сонячні батареї та вітрогенератори. Основним плюсом даного способу є те, що енергія сонця та вітру безкоштовна, фінансові витрати відбуваються тільки на закупівлю та монтаж устаткування, що встановлюється. Технології виробництва дозволяють досягти терміну служби цих систем не менше 30 років. Головним недоліком систем альтернативної енергетики є їх висока вартість, що обчислюється залежно від обсягу енергії, що виробляється, десятки, а то сотні тисяч рублів. Але з урахуванням того, що вартість електроенергії з кожним роком збільшується, окупність подібних систем становить не більше 10 років.
- 5. Власна трансформаторна підстанціяЗ усіх перерахованих способів вирішення проблем з електрикою цей спосіб є найдорожчим. Вартість заміни підстанції та ліній передач обчислюється мільйонами. Та й не скрізь є можливість її встановлення.
Відповідь на питання чому падає напруга у Вас вдома та рішення про необхідність встановлення стабілізатора напруги краще довірити професійному електрику. Ознайомитися з цінами на продукцію ЕТК Енергія можна в
Через що відбувається падіння напруги в електромережі.
Стаття призначена для тих, хто нічого не розуміє в електриці (аналогія з водопроводом).
Серед вчених вже давно є думка, що в природі існує лише один закон, за яким все в цьому світі взаємодіє, і за допомогою якого можна описати всі процеси – абсолютний закон природи. Але поки що його ще не відкрили, і до його розуміння підходять з різних сторін - хімія, математика, фізика з безліччю напрямів, і відкрито масу законів і правил, які є лише наслідком абсолютного закону.
Безліч людей лякає електрику, тому що вони не знають і не розуміють її.
Але майже всі щодня користуються водопроводом, і не вважають це чимось надприродним і страшним, тому що розуміють як він влаштований та працює.
З усього вищесказаного ми можемо провести паралель між електромережею і водопроводом, оскільки це різновид однієї й тієї ж процесу, але описується поки що різними законами і правилами.
Почнемо з наведення аналогій
На зображенні представлена типова електромережа селища
І аналогічна до неї водопровідна система
Отже, як видно з малюнків, усі мережі послідовного виконання. І що далі від розподільчої точки, то менше напруги/тиску сягає споживача. Так робиться для значної економії кабелів/труб. Всі перерізи/діаметри розраховані з таким обліком, щоб до всіх споживачів надходила однакова напруга/тиск. І коли нова мережа, то так і відбувається. Але згодом мережі зношуються – труби засмічуються, з'являються протікання, знімаються регулятори тиску; погіршується провідність проводів, з'являються скручування, перевантаження мережі. І зрештою отримуємо сильне падіння напруги/тиску, така ситуація і показана на малюнках.
На ТП починають підвищувати напругу. Щоб останнім споживачам дійшло хоч щось. При цьому у перших споживачів починають виходити з ладу електроприлади через високу напругу. У таких ситуаціях може допомогти лише стабілізатор напруги.
При високій напрузі він скидає зайве в мережу, як редуктор. При зниженій напрузі стабілізатор викачує напругу з мережі як насос.
У сучасних багатоповерхових будинках, у кожній квартирі встановлюється редуктор тиску на 2 атм. Внаслідок цього на перших поверхах немає перевитрати води та сильної втрати тиску в трубах і до останніх поверхів доходить потрібний тиск. Якщо будівля більше 11 поверхів, то встановлюють додатково насоси, що підвищують тиск для верхніх поверхів.
У старій або довгій електромережі також необхідно встановлювати стабілізатори напруги кожному споживачеві для вирівнювання дисбалансу в мережі. Але цим уже займаються самі споживачі.
Чому відбувається падіння тиску в трубах:
1. Труби засмічуються, на стінках з'являється наріст відповідно зменшуючи діаметр труби. При відключенні та включенні води нарости в трубах відколюються і накопичуються у вигинах, тим самим створюючи опір струму води.
2. Врізання труб більшого діаметру, ніж розраховано. Через це відбувається різке падіння тиску у всій системі.
3. Увімкнення всіх кранів одночасно
Чому відбувається падіння напруги в електромережі:
1. Повітряні електромережі прокладаються із алюмінієвого дроту без ізоляції. З часом у алюмінію, якщо по ньому пропускають струм, погіршуються властивості, що проводяться, руйнується кристалічна решітка, збільшується опір.
2. Місцеві електрики, як правило, при з'єднанні проводів використовують звичайне скручування, а не болтове кріплення, що додає опір струму.
3. Під час перевантаження мережі. Перетин проводів обмежує струм, який за ними можна пускати:
Мідні жили проводів та кабелів
Алюмінієві жили проводів та кабелів
У разі перевищення допустимого струму, дроти починають грітися. У разі підвищення температури металу його опір струму збільшується.
Розрахунок падіння напруги досить простий:
Закон Ома U = I * R
1. I = Uіт/(R1+R2+R) = 8.15 А
2. U1 = I * R1 = 8,15 В
3. U2 = I * R2 = 8,15 В
4. U = I * R = 203 У
Як бачимо падіннянапруги через скручування і опору проводів, в даному випадку склало 16,3 В. Опір скручування залежить від їх якості і кількості. Опір проводів залежить від температури та її довжини.
Питомий опірміді при 20о – ρ = 0,018 Ом*мм 2 /м
Питомий опір алюмінію за 20о - 0,028 Ом*мм 2 /м
Отримаємо опір дроту від ТП до споживача. Перетин алюмінієвого дроту 16 мм 2 відстань 1 км.
Опір дроту R = 0,028*1000/16 = 1,75 Ом
З урахуванням того, що на ТП вихідну напругу налаштовують 240В - 260В, то навіть якщо ви знаходитесь за 2 км від неї до вас доходить нормальна напруга 220В, якщо всі з'єднання проводів виконані якісно. Але як тільки мережа перевантажує опір проводів різко збільшується. Особливо це помітно в дачних селищах, де стоять малопотужні ТП, а споживачів величезна кількість. Вдень напруга в мережі може опускатися до 100В кінцевих споживачів, а ніч підніматися до 260В.
Для приладів де є електронні схемитака напруга згубна. Для сучасних електромоторів, насосів, компресорів, холодильників така напруга так само не допустима. З метою економії матеріалів вони виконуються розрахованими на напругу 220-230 ± 5%, без подвійного запасу міцності, як раніше. І за умов поганої напруги вони просто згорають.
В особливо плачевних ситуаціях не допоможе навіть стабілізатор напруги.
Давайте розберемося чому падає напруга в мережі. Ви напевно жодного разу звертали увагу коли тьмяніє світло, особливо ламп розжарювання або електричний чайник закипає довше, ніж звичайно. Це викликано зниженою напругою мережі. Зазвичай кажуть, що хтось із сусідів увімкнув потужне навантаження, наприклад зварювальний апарат. Щоб краще зрозуміти сутність цього явища, розглянемо схему. (Рис. 1) з джерелом живлення U іп = 9 В до клем 1-2 якого підключено регульований резистор (потенціометр), опір якого встановлено 10 Ом .
Мал. 1 – Схема, яка пояснює роботу ідеального джерела напруги
Струм навантаження Iн, який протікає через резистор Rн визначається за законом Ома і дорівнює
Подивимося ще раз уважно на схему (Рис. 1) Як би не змінювався опір навантаження R н напруга на клемах 1-2 , до яких підключене навантаження завжди дорівнюватиме напруги джерела живлення U 12 = U іп . Зміняться буде лише струм навантаження I н пропорційно зміні опору навантаження R н . Таким чином опір на навантаженні не залежить від величини самого навантаження, а саме джерело живлення є ідеальним джерелом напруги. Якби в природі існували такі джерела, то напруга ніколи не просідала б, навіть при короткому замиканні ланцюга.
Тепер розглянемо процеси у реальному джерелі напруги. Реальне джерело напруги відрізняється від ідеального наявністю внутрішнього опору R вн (рис. 2) .
Мал. 2 – Позначення реального та ідеального джерел напруги
Мал. 3 – Схема з реальним джереломнапруги
Величина внутрішнього опору джерела напруги має мале значення і практично часто нехтується. Чим менший внутрішній опір, тим більше реальне джерело за своїми властивостями наближене до ідеального.
Слід зазначити, що на холостому ході напруга на затисках U 12 завжди дорівнює напрузі джерела живлення U іп незалежно від величини внутрішнього опору R вн (Рис. 4) . Це тим, що з розімкнутої ланцюга струм у ній не протікає і відсутня падіння напруги на внутрішньому опорі.
Мал. 4 – Схема реального джерела живлення на холостому ході
Тепер підключимо навантаження до клем 1-2 (рис. 5) і подивимося як зміниться ними напруга.
Величину внутрішнього опору приймаємо рівною 1 Ом , а опір навантаження 10 Ом (рис. 5) .
Мал. 5 – Схема з реальним джерелом живлення та навантаженням 10 Ом
Визначимо струм навантаження згідно із законом Ома
Тепер знайдемо напругу на навантаженні, тобто на клемах 1-2 U12. Воно визначається за II законом Кірхгофа:
Як видно, з підключенням навантаження, що дорівнює 10 Ом , напруга просідає на 0,8 В (рис. 6) .
Мал. 6 – Схема розподілу падінь напруги на навантаженні
Тепер збільшуємо навантаження, так, щоб опір її дорівнював внутрішньому опору джерела живлення R н = R вн = 1 Ом (рис. 7) .
Мал. 7 – Схема з реальним джерелом живлення та навантаженням 1 Ом
Ін дорівнює
Падіння напруги на внутрішньому опорі одно:
Напруга на навантаженні, воно ж на клемах 1-2 одно
Т. е. напруга просіло в 2 рази (Рис. 8) !
Мал. 8 – Схема розподілу падінь напруги на навантаженні
Звідси можна зробити наступний висновок: зі збільшенням навантаження підвищується падіння напруги на внутрішньому опорі джерела напруги, у результаті знижується напруга на навантаженні.
Чому падає напруга в мережі 220 В, 50 Гц
Аналогічні процеси протікають і в мережі 220, 50 Гц. Тільки первинним джерелом напруги служить не розетка, а підстанція, тобто трансформатор, а ви та ваші сусіди харчуєтеся паралельно від його вторинних обмоток (рис. 9) .
Мал. 9 – Спрощена схема живлення споживачів напруга промислової частоти
Тому якщо ви збільшите навантаження, то напруга впаде не тільки у вас, а й у ваших сусідів. Або коли сусід підключить навантаження великої потужності, напруга просяде як у нього, і у вас.
Щоб переконатися в сказано вище, можна зробити невеликий досвід, для якого знадобиться джерело живлення (будь-яка батарейка або крона), вольтметр (мультиметр) і кілька опорів різного номіналу.
Спочатку виміряємо напругу крони на холостому ході (рис. 10) . Як видно з малюнка воно одно 8,50 В (Крона вже трохи сіла).
Тепер приєднаємо до крони резистор опором 10 ком (рис. 11) . Як видно, напруга джерела живлення вже трохи «просіла» і дорівнює 8,12 В .
Чим сильніше розряджена батарейка, тим більше напруга буде просаджуватися при підключенні одного і того ж навантаження.
Як ми побачили, практика повністю збігається з теорією. Такі прості досліди дають глибокі розуміння базових процесів, що протікають як в електриці, так і в електроніці, що дозволить надалі з більшою легкістю освоїти складніший матеріал. Тепер Ви розумієте, чому падає напруга в мережі.
Перейти до сторінки.
