Viktor2004, kivan, Коот Опции

[James]

Многоуважаемые Viktor2004, kivan, Коот, пишет Вам молодой инженер из белоруской провинции. Ваши высказывания на форуме всегда вызывают интерес, они грамотны, понятны и весьма познавательны. Этим Вы заслужили мое доверие и глубочайшее уважение. Особенно мне были интересны высказывания по поводу 3 гармоники. В связи с этим решил обратиться с возникшим вопросом именно к Вам.
Проблема у меня такая – Одно коммунальное предприятие в нашем городе, в связи с требованием вышестоящего руководства выполнения программы энергосбережения, хочет предпринять одно из мероприятий – включение в цепь каждой лампы освещения лестничных площадок жилых домов выпрямительного диода. По их расчетам, подкрепленным практикой, это мероприятие дает до 40 % экономии электроэнергии ввиду пропускания полуволны, снижения напряжения вследствие чего нить горит в полнакала – это их мотив. На мое предложение установить реле был получен следующий ответ: фотореле не надежно, а реле времени требует затрат которые окупятся не скоро, а экономия требуется сейчас.
У меня по этому поводу возникли три вопроса:
1. Качество электроэнергии. Как именно скажется подключение диодов на качестве электроэнергии? Лампа накаливания, согласно учебнику для техникумов, относится к нелинейным элементам. Кстати там нелинейным элементам дано такое определение «Элемент цепи, сопротивление которого зависит от тока в нем или от напряжения на его зажимах. Если сопротивление постоянно – элемент называется линейным. Однако, если нелинейность невелика ею можно пренебречь». Диод + лампа значит, мы включаем в однофазную сеть нелинейный элемент. Вызовет ли это появление высших гармоник в нулевом проводе? В нуле, подключаемом к лампе или в нуле в ВРУ дома (освещение распределено по трем фазам - каждый подъезд на своей фазе)?
Одной из существующих у нас проблем является перенапряжение в результате отгорания нулевого провода в этажном щите. Каждый месяц перегорает от 4 до 20 телевизоров. Специалисты говорят, что это из-за большой мощности бытовых приборов, а я считаю, что причина не столько (или не только) в мощности, сколько в нелинейности бытовых токоприемников: стиральные машины с тиристорными регуляторами, компьютеры. Вот, большие токи в нуле и приводят к отгоранию.
2. Электробезопасность. Т.к. ноль в этажном щите присоединен к корпусу, не возникнет ли потенциал на корпусе?
3. Учет электроэнергии. В этой статье в разделе 9 говорится, что подключение нелинейных токоприемников с низким cosф существенно сказывается на погрешности измерений электроэнергии электронными электросчетчиками. / http://www.mzep.ru/download/5-2005(177KB).pdf
А как на счет индукционных? Если ток в нуле будет выпрямленный (постоянный) будет ли он участвовать в создании крутящих моментов счетчика? Мы знаем (благодаря Лоренцу), что постоянный ток проходя через катушку, не наводит ЭДС в установившемся режиме, а только в момент коммутации, когда его значение изменяется от нуля до определенного значения. Как постоянный ток скажется на намагничивании имеющегося магнита? Или же ток на самом деле пульсационный и тогда ЭДС будет наводиться? Может нарушения в учете и приводят к 40% «экономии»?
Благодарю за внимание.

[Коот]

Вопрос 1. Качество электроэнергии.

Действительно, симметрия формы кривой напряжения зависит от того как "ведет" себя нагрузка. Если взять обычную спокойную нагрузку ( например трехфазный ТЭН и включить его в сеть, то он нескоолько подсадит входное напряжение . Т.е. максимальное амплитудное фазное значение напряжения не будет уже 220*SQR(2), а будет, к примеру 218*SQR(2), а говоря проще, действующее значения фазного напряжения в розетке при откключенном тене равно 220В, а при включенном 218В-например. Эту картину можно часто наблюдать при низкой мощности генератора или плохом качестве линии. Напряжение подсаживается от ТЕЭНа (было 220, а стало 218), но не возникает искажений формы кривой. Подсадка происходит равномерно по всему периоду синусоиды.
А вот нелинейные потребители могут потреблять максимум тока на определенном участке синусоиды напряжения ( а не по всему периоду как ТЭН-например). Например тиристорные регуляторы, угол открывания которых напрямую связан с периодом синусоиды напряжения и открываются они на ее определенном участке создавая тем самым подсадку именно этого участка (например они открываются только при углах 90-180 эл.градусов ) При этом форма кривой питающего напряжения оказывается искажена. И эту несимметричную кривую можно разложить на ряд симметричных кривых отличающихся частотами.......и так далее, вообще тема про гармоники- огромна.
Так-же источником несимметрии может служить мощный однофазный (двухфазный) потребитель (тот-же ТЭН но только однофазный, например), и тогда он подсадит свою фазу а остальные не подсаженые будут имень немного большие знач. напряжения по отношению к нагруженной фазе и вот тогда , возникнет несимметрия трехфазной системы напряжений....... короче писать можно много .
Но я вот думаю, что диоды с лампочками ведут себя в общем-то аналогично. одну полуволну напряжения они закрыты, ток через них мал (обратный ток- им можно пренебреч) и эта полуволна имеет одно значение напряжения, другую полуволну они открыты и ток через них не равен нулю, а значит есть какая-то подсадка этой полуволны, а значит если нарисовать эти две полуволны, то они не будут симметричными, а значит есть искажения. Весь вопрос в мощности этих ламп ( в их колличестве) если эти лампы имеют достаточную мощность, то паралельно включенные потребители могут пострадать от того, что форма кривой напряжения будет искажена. Мало того, в этом форуме господин Федор задавал вопрос о токе в нулевом проводнике , если в каждой фазе стоит одинаковая нагрузка и диод (эту тему можно поискать по форуму). Так вот, там мы пришли к выводу, что ток в нуле при такой схеме составит 2.5-3 фазного тока!!!!
Итак мое мнение: при большой мощности ламп с диодами искажения формы кривой возможны, ток в нуле однозначно будет выше фазного (т.к. имеем схему обычного трехфазного выпрямителя на 3 диодах).

Вопрос 2. электробезопасность

Потенциал на корпусе щитка относительно земли не возникнет от того, что в нулевом проводе протекает большой ток. потенциал может возникнуть при обрыве нулевого проводника со стороны подстанции.

Вопрос 3 Благородный Лоренц!

Очень часто представители нашей уважаемой профессии путают понятия: потоянного стабилизированного тока и постоянного пульсирующего. Лоренц был прав и постоянный ток убьет катушку счетчика, но вот ток то не постоянный. Его мгновенное значение постоянно меняется во времени (вспомните форму тока после одного диода). тоесть ток этот переменный по своей амплитуде, но постоянный по знаку. этот ток с успехом протечет четез катушку эл. счетчика и та с успехом создасть маг. поток. Другое дело постоянный стабилизированный ток (прямая линия) или ток от аккумуляторной батарей (тоже прямая линия)- вот у такого тока амплитуда постоянна во времени и знак тоже постоянный и такой ток сожгет любую катушку так как катушка для него не будет являтся электрич. сопротивлением.