Меню

Источник напряжения 360 гц



Напряжение в розетке: как оценить качество

Для того, чтобы понять, насколько качественное напряжение поступает к нам в розетку, необходимы две вещи — знать стандарты качества и знать, как измерить эти стандарты. В статье я подробно расскажу, что такое качество напряжения и как измерить его характеристики. Это будет не теоретическая википедийная статья, а материал, максимально приближенный к реальной жизни.

Посмотрим, что мы можем измерить и посмотреть реально в питающей сети. Я приведу официальные стандарты качества и покажу, что в сети может происходить на самом деле.

Как и зачем оценивать качество напряжения в сети?

Действительно, зачем? Ведь достаточно нажать кнопку на пульте телевизора или воткнуть зарядное устройство айфона в розетку и пользоваться благами электрификации всей страны!

Но бывают моменты, когда что-то идет не так: крокодил не ловится, айфон не заряжается, кондиционер вместо прохлады выдает натужное гудение, а телевизор после щелчка не подает признаков жизни.

Тут собрались люди знающие, которые понимают, что значения основных параметров электрической сети — напряжения и частоты — можно узнать в первую очередь посредством мультиметра. Но что делать, если нужно посмотреть, что делается в розетке в течение суток? А что если нужно отследить скачок напряжения, который по времени гораздо короче интервала измерения мультиметра? Причем может быть так, что время появления этого артефакта неизвестно.

Обычно при любых проблемах с напряжением ставят стабилизаторы, но они помогают далеко не всегда. Ведь стабилизатор устраняет следствие, но не причину проблемы. А если происходит скачкообразное кратковременное изменение напряжения, то стабилизатор не только не поможет, но и усугубит положение.

И чтобы понять, что делать в том или ином случае — проверить качество контактов на вводе или поставить стабилизатор, — нужен анализатор качества электроэнергии (Power Quality Analyzer).

Анализатор качества электроэнергии дает полную картину того, что происходит в розетке.

Я использую в своей работе анализатор качества электрической энергии HIOKI 3197, фото которого будут приведены в статье.

Без анализатора качества часто вообще непонятно, что происходит в сети: какие помехи, импульсные перенапряжения и провалы, коэффициент мощности cos и так далее. Приходится действовать наугад, используя свой опыт и эксперименты. А с японцем HIOKI из Нагано все ясно-понятно. Для того, чтобы составить полную картину того, что творится в сети, прибор имеет клещи для измерения тока и зажимы для измерения напряжения, а также зажим для подключения к нейтрали. Итого — 7 точек подключения.

Анализатор качества электроэнергии

Анализатор качества электроэнергии

Реальный случай, когда без анализатора качества не обойтись. Контроллер в технологической линии периодически зависал и выдавал ошибки. Когда все перелопатили, а причину не нашли, на помощь пришел анализатор качества электроэнергии. После непродолжительного наблюдения напряжения 220 В, поступающего на питание контроллера, выяснилось, что причина в плохом контакте внутри сетевого фильтра.

Напряжение в электросети

Это самый важный параметр, определяющий в основном качество и характеристики всей энергосистемы.

Старый ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» гласит, что действующее (или среднеквадратическое, что для синуса одинаково) фазное напряжение в питающей сети должно составлять 220±10 %=198. 242 В.

Однако новый ГОСТ 29322-2014 «Напряжения стандартные» «повысил» напряжение до 230 В±10 % =207. 253 В. При этом разрешено действие напряжения 220 В. Линейные напряжения (между фазами) будут соответственно 380 и 400 В.

Получается, что если напряжение в розетке «плавает» от 198 до 253 В, то это укладывается в норму.

Рассмотрим трехфазную систему питания. Пример того, что может происходить на вводе в электрошкаф, виден на экране анализатора качества электроэнергии HIOKI 3197.

Фазные напряжения в трехфазной сети

Фазные напряжения в трехфазной сети

На графиках видно, что уровень фазного напряжения колеблется около среднего уровня 238–240 В за время измерения 2 минуты. Судя по одинаковым провалам на всех фазах, за это время несколько раз включалась относительно мощная трехфазная нагрузка.

Читайте также:  Трансформатор для стабилизатор напряжения своими руками

График напряжения, приведенный выше, может записываться в память прибора несколько дней. Таким образом, можно проанализировать, как меняется напряжение в течение суток, и подобрать стабилизатор. Либо вообще его не ставить, а отремонтировать электропроводку или предъявить претензии энергоснабжающей организации.

Кроме того (что очень важно!), можно зафиксировать и посмотреть все артефакты на напряжении. Например, скачки и провалы напряжения (последствия плохих контактов или помех), моменты пуска мощных приводов и т. д. Пороги событий устанавливаются в настройках. Пример экрана, на котором отображены события:

События и деталировка на экране анализатора качества электроэнергии

События и деталировка на экране анализатора качества электроэнергии

Ток в электросети

Когда-то в детстве отец мне купил мой первый тестер ТЛ-4М. Я мерил все подряд, пока мою голову не посетила «гениальная» идея — измерить ток в розетке. В итоге — выбило пробки, в тестере сгорел шунт, а я понял — ток измеряется всегда только через нагрузку. С тех пор средства измерения тока сильно шагнули вперед, и для этого используются только токовые клещи (трансформаторный метод), шунты практически не применяются.

Ток, точнее, его значение, форма и составляющие, значительно зависит от нагрузки. Например, вот как выглядит форма напряжения и тока при работе диммера:

Напряжение в сети и ток ЧЕРЕЗ диммер

Напряжение в сети и ток ЧЕРЕЗ диммер

Естественно, присутствуют гармоники тока и напряжения. Гармоники говорят о том, как отличаются формы напряжения и тока от синусоидальной.

Гармоники напряжения и тока

Гармоники напряжения и тока

Гармоники напряжения и тока можно увидеть в графическом виде, как на скрине выше, так и в виде таблицы — с 1-й до 50-й гармоники. И для однофазной, и для трехфазной сети.

Частота

Все знают, что частота питающего напряжения у нас в розетке равна 50 Гц. Это означает, что 50 раз в секунду все повторяется. Иначе говоря, длительность периода напряжения равна 20 мс. Если точнее, то согласно ГОСТ 29322-2014 частота напряжения должна быть 50±0,2 Гц. То есть от 49,8 до 50,2 Гц.

Пожалуй, частота — единственный параметр, на который ничего не влияет. И ее стабильность зависит только от работы электростанции. Вот как график частоты выглядит на экране анализатора качества электроэнергии:

Частота питающей сети

Частота питающей сети

Из графика видно, что частота отклоняется не более чем на 0,03 Гц от номинала, что с большим запасом укладывается в ГОСТ.

Заключение

HIOKI умеет гораздо больше, чем изложено в этой короткой статье. Например, служить в качестве эталонного электросчетчика и строить график потребляемой мощности, измерять коэффициент мощности cos и коэффициент реактивной мощности tg. Применение прибора обосновано при проведении энергоаудита и при выявлении сложных неисправностей оборудования.

Источник

Источник питания с регулируемой частотой и напряжением ИПЧН

Источник питания с регулируемой частотой и напряжением ИПЧН

Компания ЭЛЕКТРОМАШ является профессиональным производителем высоковольтного испытательного и измерительного оборудования и имеет высокую репутацию качества и надежности своей продукции благодаря огромному опыту конструкторской разработки и производства. Компания ЭЛЕКТРОМАШ поставляет испытательное, измерительное и диагностическое оборудование для широкого применения в испытательных лабораториях, для научно-исследовательских целей, на производстве и на объектах в полевых условиях.

Источник питания импульсный трехфазный 5500 кВА 10 кВ на IGBT

Источники питания с одновременным регулированием частоты и напряжения ИПЧН изготавливаются импульсного типа (широтно-импульсная модуляция ШИМ) и линейного типа.
Источник питания ИПЧН изготовлен по передовым технологиям, имеет высокую надежность, экономически эффективен, программируемые параметры под конкретные задачи. Основными преимуществами являются точность установки и контроля параметров мощности переменного тока, переходных характеристик, точность регулирования, высокая перегрузочная способность по току; без помех при линейном регулировании, низкий уровень помех при импульсном ШИМ регулировании, низкое выходное сопротивление.
Источник питания ИПЧН линейного типа изготовлен с низким уровнем искажения сигнала и высокой точностью формы выходного напряжения, с низким уровнем частичного разряда ( Источник питания серии ИПЧН импульсного типа имеет высокую удельную мощность, высокий КПД, низкий коэффициент мощности. Применяется комбинация одновременно линейных и нелинейных методов для достижения высокого КПД и компактности. Применение дополнительного силового фильтра снижает уровень частичных разрядов менее 30 пКл. Источник питания импульсного типа переменного тока класса напряжения до 3000 кВА в трехфазном исполнении (схема соединения «треугольник» и «звезда»); 2000 кВА в однофазном исполнении.
Источники питания ИПЧН линейного и импульсного типа способны отдельно и независимо регулировать напряжение и частоту. Устройство применяется как источник питания при очень плохом качестве электроэнергии; выходное напряжение, частота и форма сигнала остаются стабильными.

Читайте также:  Как рассчитать напряжение 317

Область применения:

  • Испытания распределительных и силовых трансформаторов (200 Гц)
  • Источник регулируемой частоты и напряжения для испытательных трансформаторов (150-400 Гц)
  • Регулируемый источник питания в резонансных испытательных системах с подстраиваемой частотой 20 Гц-300 Гц
  • Испытания электродвигателей (50 Гц/60 Гц/120 Гц/ и т.д.)
  • Испытания насосных установок (50 Гц/60 Гц/120 Гц/ и т.д.)
  • Испытания симисторов/ Тиристоров
  • Воздушные судна (400 Гц)
  • Портовые источники питания (60 Гц)
  • Научно-исследовательские институты
  • Вооруженные силы (400 Гц)
  • и т.д.

Источник питания импульсный однофазный 300 кВА на IGBT

Преимущества линейного источника питания

  • Высокий коэффициент амплитуды, низкий уровень искажения сигнала, высокая точность выходного сигнала, коэффициент нелинейных искажений Характеристики линейного ИПЧН:
    • Выходное напряжение 0-400 В.
    • Диапазон регулируемой частоты 15 Гц-5000 Гц.
    • Отображение выходного напряжения, выходного тока, выходной частоты, угла сдвига, рабочей температуры, времени работы, сигнала ошибки.
    • Автоматический поиск резонансного режима при пуске.

    Система защит линейного ИПЧН:

    • Блокировка «пуск при нуле»
    • Кнопка вкл./выкл.
    • Кнопка аварийного отключения
    • Защита системы при пробое и перекрытии: система автоматически отключает питание при пробое и перекрытии высоковольтной обмотки.
    • Защита от короткого замыкания: автоматическое отключение при коротком замыкании.
    • Защита при сбоях питания: система работает на оставшейся (накопленной) в цепи энергии для безопасного отключения при сбое питания.
    • Защита от неправильной настройки: шкаф управления отключает выход, если система испытания выдает ошибку из-за неисправностей испытуемого объекта.
    • Защита плеча измерительного моста: система управления автоматически подает сигнал аварии или отключает питание, в случае, если значения напряжения постоянного тока четырех плеч моста не сбалансированы.
    • Эффективность: для обеспечения безопасности система измеряет напряжение, ток, угол, ограничивая активную или реактивную нагрузку. Система автоматически подает сигнал оператору для регулировки выхода трансформатора-возбудителя в соответствии с определенным импедансом.
    • Защита системы охлаждения: если вентилятор включен с неправильным чередованием фаз, система автоматически изменит чередование для правильного направления потока воздуха. Если вентилятор не работает, система не запускается или отключается автоматически.
    • Ограничение выходного напряжения: предварительно задается значение выходного высоковольтного напряжения для контроля превышения выходного напряжения, вследствие неправильной эксплуатации или другой нештатной ситуации.
    • Сейсмостойкость: в основании рамы установлены тарельчатые пружины для компенсации вибраций при транспортировке.
    • Защита от неполнофазного режима: система определяет, если на входе источника питания пропадает фаза; система при этом немедленно отключается.
    • Защита шкафа управления и оптического кабеля: в случае неисправностей шкафа управления и оптического кабеля. Устройство защиты системы срабатывает автоматически и отключает питание на входе для обеспечения безопасности оператора и испытываемого объекта.

    Надежность и безопасность линейного ИПЧН:

    • Сейсмостойкость
    • В основании рамы источника питания имеется шесть ножек с тарельчатыми пружинами для компенсации вибраций во время транспортировки; ножки выдерживают вес всей системы.
    • Система оснащена антисейсмическими выводами (Phoenix).
    • Система упакована в специальные ящики, на верхней части шкафа имеется 4 такелажных рым-болта, для обеспечения безопасности во время подъема и транспортировки.

    Вентиляция

    В системе используется канал прямого забора воздуха и его очистки; система оснащена 24 комплектами EMPAST охлаждающих вентиляторов с низким уровнем шума. Разница между входной и выходной температурами менее 250С. Для удаления пыли установлена съемная дверца.

    Элементы системы

    Материал Поставщик Примечания
    Конденсатор EPCOS 400В 4700мкФ, подавления высокочастотных помех
    Транзистор SANYO 2SC3997 Большая мощность транзистора, выдерживает 1500С, 1600 В испытательное напряжение постоянного тока, выходная мощность 250 Вт
    Контактор ABB Италия IRF580
    Переключатель ABB Италия S800N
    Охлаждающий вентилятор EMPAST Германия 250 мм, 2600/мин. 35 м3/мин. 68 дБ, автоматическая очистка от пыли
    Соединительный проводник PHЕNIX Произведено в Германии, Высокое качество
    Экран WINSTAR
    WG320240B
    Высокое разрешение, большой экран -175 до 175 градусов
    Кнопки DECA Высокое качество
    Фотоэлектрический преобразователь Agilent IRF1414 Высокое качество
    Фотоэлектрический разъем ODU Произведено в Германии
    Датчик напряжения LEM LV28-P Точная индикация состояния системы

    Перегрузочная способность и фильтрация

    -Имеется выключатель вкл./выкл.и кнопка аварийного отключения. Автоматический перезапуск системы при сбое питания.
    -В силовой цепи усилителя применяется транзистор Sanyo 2SC3997, 250 Вт, выдерживающий больше чем в 2 раза перегрузку и три коротких замыкания относительно земли (более 120% перегрузки при коротком замыкании)
    -Транзисторные сборки с превосходным согласованием характеристик: все транзисторы имеют двукратный запас по напряжению и 1.5 кратный по току с разницей до 2%. Такая цепь гарантирует что распределение напряжения в сборке не превысит 5% и надежную работу при выходе из строя одного транзистора.

    Источник питания линейного типа 300 кВА

    Установка для испытания наведенным напряжением силовых трансформаторов 550 кВ

    Преимущества импульсного источника ШИМ на IGBT транзисторах

    • Высокая удельная мощность, высокий КПД, коэффициент нелинейных искажений 2%.
    • Высокая надежность
    • Низкий уровень частичных разрядов, менее 20 пКл (40-500 кГц)
    • Однофазный / трехфазный выход, максимальная мощность до 3000 кВА.
    • Легкий и компактный, может применяться вместо системы Мотор-Генератор и регуляторов напряжения.
    • Простой и быстрый монтаж и пуско-наладка.
    • Активная, емкостная, индуктивная нагрузка, коэффициент мощности cosφ = 0.05-0.95.
    • Применяется как источник питания, устройство с подавлением помех сети и стабилизатор частоты и напряжения.
    • Соотношение цена/качество
    • При одинаковой выходной мощности могут быть выбраны 2 ступени выходного напряжения (например: для 100 кВА ступень 1: 0.5 кВ, 200 А, ступень 2: 0.25 кВ, 400 А).
    • Работа в тяжелом режиме

    Характеристики импульсного ИПЧН:

    • Выходное напряжение 0-600 В; возможны другие значения по специальному заказу;
    • Диапазон регулируемой частоты 20 Гц-4000 Гц.
    • Отображение выходного напряжения, выходного тока, выходной частоты, угла сдвига фазы, рабочей температуры, времени работы, сигнала ошибки.
    • Автоматический поиск резонансного режима при пуске.
    • Быстрая установка напряжения и частоты.

    Система защит импульсного ИПЧН

    • Блокировка «пуск при нуле»
    • Кнопка вкл./выкл.
    • Кнопка аварийного отключения
    • Защита системы при пробое и перекрытии: система автоматически отключает питание при пробое и перекрытии высоковольтной обмотки.
    • Защита от короткого замыкания: автоматическое отключение при коротком замыкании.
    • Защита при сбоях питания: система работает на оставшейся (накопленной) в цепи энергии для безопасного отключения при сбое питания.
    • Защита от неправильной настройки: шкаф управления отключает выход, если система испытания выдает ошибку из-за неисправностей испытуемого объекта.
    • Защита системы охлаждения: если вентилятор включен с неправильным чередованием фаз, система автоматически изменит чередование для правильного направления потока воздуха. Если вентилятор не работает, система не запускается или отключается автоматически.
    • Ограничение выходного напряжения: предварительно задается значение выходного высоковольтного напряжения для контроля превышения выходного напряжения, вследствие неправильной эксплуатации или другой нештатной ситуации.
    • Сейсмостойкость: в основании рамы установлены тарельчатые пружины для компенсации вибраций при транспортировке.
    • Защита от неполнофазного режима: система определяет, если на входе источника питания пропадает фаза; система при этом немедленно отключается.
    • Защита шкафа управления и оптического кабеля: в случае неисправностей шкафа управления и оптического кабеля. Устройство защиты системы срабатывает автоматически и отключает питание на входе для обеспечения безопасности оператора и испытываемого объекта.

    Импульсный источник питания трехфазный 600 кВА на IGBT

    Сравнительная таблица источника питания линейного и импульсного типа с системой Мотор-Генератор

    В таблице приведены параметры системы классического Мотор-Генератора и электронных источников питания ИПЧН. Таблица показывает преимущества каждой системы.
    Ранее наиболее распространенным источником питания с регулированием напряжения и частоты были Мотор–Генераторы. Наибольшая проблема в электронных источниках питания импульсного (IGBT) или линейного типа- это снижение или устранение высокочастотных помех, образующихся из-за широтно-импульсной модуляции преобразователей. Необходимы дополнительные устройства, чтобы уменьшить гармоники напряжения при измерении уровня частичных разрядов ЧР согласно МЭК60076-1, особенно это важно при испытаниях сухих трансформаторов.

    Источник