Просадка напряжения что это такое

Эффект «проседания» входного напряжения ниже установленной нормы довольно распространенная проблема. Она более характерна для электроснабжения в сельской местности, но нередко ее проявления могут наблюдать и горожане. Известно, что низкое напряжение в сети приводит к сбоям в работе бытовых приборов, понижению их мощности и преждевременному выходу из строя. Этих причин достаточно, чтобы не пускать дело на самотек и принимать решительные меры для устранения или снижения перепадов напряжения.

Причины просадки напряжения

Существуют определенные требования к электрической сети, они приведены в ГОСТе 13109 97. В нем указано, что возможны длительные отклонения напряжения от номинала в пределах 10% (-5% и +5%). Помимо этого допускаются краткосрочные скачки напряжения до 20% от номинала (от -10% до +10%). То есть, при норме 220 вольт длительное «проседание» до 209,0 В будет не критичным, как и краткосрочное понижение до 198,0 В. Падение напряжения за указанные пределы (например, до 180 Вольт) говорит о том, что параметры сети не отвечают установленным нормам.

190 В – это уже пониженное напряжение

Важно установить природу «просадок» напряжения, в противном случае устранение последствий будет неэффективным. Проблемы с электрической сетью могут быть связаны со следующими причинами:

1. Износ проводов ЛЭП, большое число соединителей, магистральные лини не соответствуют возросшей нагрузки и т.д.
2. Мощность трансформаторов недостаточна для текущей нагрузки. Большинство трансформаторных подстанций были установлены более 30-40 лет назад, естественно, что за прошедшее время число потребителей электроэнергии существенно возросло. В результате действительные мощности превышают расчетные, что приводит к перегрузке трансформаторов, и, как следствию – нестабильному напряжению сети.
3. Дисбаланс мощности. Как правило, в квартиру или дом заводится однофазное питание, но каждая из фаз является отдельным плечом трехлинейной схемы. Соответственно, при неравномерном распределении нагрузки будет наблюдаться понижение или повышение напряжения. Такой эффект получил название «перекос фаз».
4. Подвод осуществляется кабелем с недостаточным сечением проводов для подключения нагрузки. Например, при расчетной мощности 11 кВт, подключение нагрузки осуществляется жилами сечением 6,0 мм 2 , при норме 10,0 мм 2 . Таблица соответствия площади сечения вводного кабеля подключаемой нагрузке
5. Некачественное ответвление от воздушной линии.
6. Плохой контакт на входном автомате.

В первых трех случаях самостоятельно устранить причину не представляется возможным, но можно подать жалобу в энергосбыт на поставщика электроэнергии (подробно об этом будет рассказано в другом разделе). В пунктах 4-6 указаны неисправности в домашних электросетях, поэтому такие проблемы решаются потребителями электроэнергии самостоятельно или для этой цели привлекаются специалисты.

Влияние и последствия низкого напряжения на электроприборы

Пониженное напряжение отражается на бытовых электроприборах следующим образом:

• Происходит существенно ухудшение пусковых характеристик электродвигателей и компрессорных установок. В частности, превышает норму пусковой ток, что может привести критическому перегреву обмоток.
• Изменяются основные параметры и эксплуатационные характеристики электрических приборов, например, на нагрев воды бойлером занимает больше времени из-за слабой мощности.
• Понижается интенсивность светового потока у ламп с нитью накала. Примечательно, что перепады в сети не приводят к снижению яркости энергосберегающих и светодиодных источников с импульсными источниками питания. Качественные модели могут работать и с сетевым напряжением 140 Вольт, но при этом снижается ресурс устройства. Снижение яркости лампы накаливания – характерный признак падения напряжения
• Повышение силы тока и как следствие перегрев проводов линий сети частного дома, что может привести к разрушению изоляции.
• Сбои в работе электроники.

Исходя из вышесказанного, можно констатировать, что наиболее подвержены пагубному воздействию пониженного (маленького) напряжения те устройства, конструкция которых включает в себя электродвигатель или компрессор. К таковым относится большая часть бытовых электроинструментов, холодильные установки, насосное оборудование и т.д. Встроенная защита такого оборудования может не позволить включить приборы, если напряжение скачет или существенно ниже нормы. Нештатные режимы работы снижают ресурсы оборудования, что приводит к уменьшению срока эксплуатации.

Менее подвержена влиянию техника, оснащенная импульсными БП с широким диапазоном входных напряжений. На нагревательном оборудовании «проседание» практически не отражается, единственное, что наблюдается — снижение мощности по сравнению с нормальным напряжением. Исключение — устройства с электронным управлением.

Способы решения проблемы

Начать необходимо с установления причины, повлекшей «проседание» электрической энергии. Распишем подробно алгоритм действий:

1. Можно начать с опроса соседей, чтобы установить имеется ли у них подобная проблема. Если они столкнулись с подобной ситуацией, то велика вероятность, что имеет место внешний фактор (слабый трансформатор на подстанции, проблемы с ВЛ или дисбаланс мощности). Но прежде, чем писать коллективное заявление в Энергосбыт, следует проверить внутреннею сеть, поэтому вне зависимости от результатов опроса переходим к следующему пункту.
2. Отключите вводный автомат защиты и измерьте напряжение на входных клеммах, после чего повторить измерение с подключенной нагрузкой. Вводный автоматический выключатель отмечен зеленым овалом

Если без нагрузки напряжение в пределах нормы, а после подключения внутренней сети «проседает», то можно констатировать, что проблема имеет местный характер и решать ее придется своими силами. В первую очередь необходимо проверить вводный автомат, поскольку слабый контакт на его входе или выходе может вызвать «проседание» напряжения.

Проблемы с электрическим контактом в автоматическом выключателе (АВ)

Как правило, в случаях с плохим электрическим контактом в проблемном месте выделяется много тепла, что приводит к деформации корпуса АВ. В таких случаях необходимо произвести замену защитного устройства. Поскольку на входе прибора имеется высокое напряжение, такую работу должен выполнять специалист с 3-й группой допуска, самостоятельно производить замену опасно для жизни.

1. Если с АВ все в порядке и дефектов не обнаружено, следует проверить соответствие сечения вводного кабеля. Для этой цели можно воспользоваться таблицей, приведенной на рисунке 2. При необходимости производится замена провода.
2. В том случае, когда проверка кабеля и АВ не дала результатов (автомат защиты в норме, а кабель соответствует нагрузке), следует проверить отвод. Оплавленный корпус или искрение при подключении нагрузку свидетельствует о ненадежном контакте, следовательно, необходимо выполнить переподключение.

Обратим внимание, что все монтажные работы «до счетчика» должны выполняться специалистами поставщика услуг (если договор заключен напрямую) или управляющей компании.

Все значительно сложнее, когда имеют место внешние причины. Модернизацию линии или трансформаторов на подстанции можно ждать годами. В таких случаях поднять напряжение до приемлемого уровня поможет установка стабилизатора.

Электронный стабилизатор Luxeon EWR-10000

Представленный на рисунке стабилизатор напряжения имеет рабочий диапазон от 90,0 до 270 Вольт и рассчитан на нагрузку до 10,0 кВА. Приборы такого типа устанавливаются на весь дом или квартиру, то есть, нет необходимости защищать каждый бытовой прибор отдельно. Стоимость электронных стабилизаторов напряжения около $200-$300, что однозначно дешевле, чем покупка новой техники, взамен вышедшей из строя.

Поднять напряжение до должного уровня также можно путем подключения домашней сети через повышающий трансформатор. Такой способ решения проблемы неудачный, поскольку нормализация электросистемы приведет к перенапряжению, что в лучшем случае приведет к срабатыванию защиты в бытовой технике. По этой же причине не рекомендуется использовать повышающей автотрансформатор.

Иногда проблему пытаются решить путем установки реле напряжения. Эффективность такого решения нулевая, прибор просто отключает питание сети, когда напряжение выходит из допустимого диапазона. В результате в розетках нет тока пока ситуация не нормализуется.

Куда звонить и жаловаться на электросети?

Звонками сложившуюся проблему не решить, необходимо подавать претензию на ненадлежащее качество предоставляемых услуг. То есть, пишите заявление в компанию, обеспечивающую поставки электроэнергии (если договор заключен напрямую) или подавайте жалобу в управляющую компанию. Заявление необходимо зарегистрировать или отправить заказное письмо (почтовый адрес указан в договоре).

Если вышеуказанные меры не помогли, можно обратиться в прокуратуру, Роспотребнадзор, районную администрацию, общественную палату, а также в районный суд.

Обратим внимание, что более эффективны коллективные жалобы, поэтому если с проблемой низкого напряжения столкнулись соседи или другие жильцы дома (района, поселка и т.д.), то лучше и их привлечь к процессу.

Если из-за отклонения напряжения от установленных норм (по вине поставщика услуг) вышла из строя бытовая техника, можно требовать возместить ущерб. Для этого необходимо действовать по следующему алгоритму:

1. Следует обратиться к поставщику услуг, чтобы его представители зафиксировали, что авария имела место, и составили соответствующий акт.
2. Берется заключение из сервисного центра, в котором указывается причина выхода бытовой техники из строя.
3. Подается претензия поставщику услуг с требованием возместить ущерб.
4. При отказе, необходимо решать вопрос в судебном порядке.

• 2019
• 2018
• 2017
• 2016
• 2015
• 2014
• 2013
• 2012
• 2011
• 2010
• 2009
• 2008

Термины и определения некачественного электропитания. Часть 1.

Современный цивилизованный мир во всех сферах использует разработки в области электроники: компьютеры, ноутбуки, промышленная автоматика, системы «умного дома», центры обработки данных и т.д. – всё это, в отличие от старых асинхронных электродвигателей и лампочек накаливания требует повышенного качества потребляемой электроэнергии. В то же время известно, что электросеть далеко не всегда способна обеспечить качественное электропитание. В данной статье рассматриваются термины, описывающие те или иные отклонения в электропитании от нормы.

В стандарте IEEE 1159-1995 «IEEE Recommended Practice for Monitoring Electrical Power Quality» (Рекомендации по мониторингу качества электросети) института инженеров по электротехнике и электронике (Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE) выделено несколько видов искажений сети, наиболее распространенные из которых следующие:

1.Переходные процессы.

3.Провалы напряжения/ просадки напряжения.

4.Всплески напряжения/ перенапряжения.

Переходные процессы

Импульсные переходные процессы (электростатический разряд)

• Гроза: как случай прямого попадания, так и разряды в небе, влияющие на электросеть посредством электромагнитного поля
• Коммутация индуктивных нагрузок
• Срабатывание защитной автоматики
• Неисправность заземления

Импульсный переходный процесс представляет собой резкий скачок напряжения в несколько киловольт (длительность скачка составляет наносекунды, общая длительность помехи – десятки наносекунд)

• Электростатический разряд не наносит вреда человеку (не считая неприятного треска и искры), но «убивает» любую микросхему

Меры предупреждения и подавления:

• Поддержание влажности в помещении в диапазоне 40-60%
• Антистатическое заземление (браслеты, коврики, обувь)
• Общее заземление
• Устройства подавления всплесков:

• на основе металооксидных варисторов, подавляющих всплески любой продолжительности)
• тепловая защита
• газовые разрядники
• тиристоры

Устройства подавления всплесков – неотъемлемая часть источников бесперебойного питания (ИБП), часто их можно встретить и в блоках питания компьютеров.

Колебательные переходные процессы

• Отключение индуктивной или емкостной нагрузки (электродвигатель или конденсаторная батарея)

Колебательный переходный процесс представляет собой наложение затухающего колебательного процесса на синусоиду переменного тока. При этом наблюдаются частые пики и спады напряжения. Длительность искажения составляет десятки миллисекунд.

• Колебательный переходный процесс оказывает значительное негативное влияние на работу электронного оборудования.
• Низкочастотный колебательный переходный процесс существенно искажает синусоиду и, как правило, повышает общий уровень напряжения, что может привести к срабатыванию защиты по перенапряжению.

Меры предупреждения и подавления:

• Установка дросселей, понижающий амплитуду колебания (ими оснащены, например, частотники электродвигателей)
• Подключение батарей конденсаторов через статические выключатели, которые отключают батарею в момент прохождения синусоиды через ноль. Возникающие искажения при этом на порядок меньше, т.к. их амплитуда зависит от текущего значения напряжения в сети)

Перебой электропитания

• Повреждение (разрыв) электросети
• Отказ электрооборудования
• Срабатывание защиты

Полное отсутствие напряжения в сети в течение некоторого времени (от миллисекунд до нескольких суток при крупной аварии)

• Даже кратковременный перебой электропитания приводит к перезагрузке компьютерного оборудования с потерей несохраненных данных, рестарту электродвигателя или компрессора. При этом не исключается их повреждение.
• Перебои особенно опасны в промышленности, медицине и в области ЦОД: в промышленности есть множество безостановочных процессов, в медицине перебои могут нарушить ход операции, а в случае ЦОД – это простой бизнеса компании.

Меры предупреждения и подавления:

• Наиболее надежный способ решения проблем с перебоем напряжения – применение ИБП, одной из составляющих которых являются аккумуляторные батареи. В случае перебоя питание нагрузки мгновенно производится именно от них (длительность переключения – менее полупериода, т.е. менее 10мс).
• Проблему продолжительных перебоев решить за счет аккумуляторных батарей практически невозможно из-за больших габаритов и дороговизны такого решения. Поэтому, для критически важных процессов применяются источники гарантированного электроснабжения. Наиболее распространенные из них – дизель-генераторные установки (ДГУ).

Пониженное напряжение (провал и просадка)

• Включение в сеть мощного потребителя (электродвигателя, компрессора и т.д.)
• Временное явление при устранении других неполадок сети

Временное падение амплитуды напряжения. Провал от просадки отличается длительностью неполадки: при провале счет идет на периоды синусоиды (десятые доли секунды), а при просадке пониженное напряжение наблюдается не менее нескольких секунд.

• При серьезном снижении напряжение возможно отключение электрооборудования, перезагрузка компьютера и др.

Меры предупреждения и подавления:

• По возможности – подключение нагрузок с высоким пусковым током по выделенной линии
• Понижение пусковых явлений, например, за счет переключения конфигураций звезда/треугольник
• Применение электронных устройств таких, как инверторы (частотники)
• В случае просадок поможет использование ИБП

Повышенное напряжение (всплеск, перенапряжение)

• Схемы заземления с высоким импедансом
• Отключение мощного потребителя
• Пробой фаз в трехфазной сети
• Неравномерность потребления электроэнергии

Временное повышение амплитуды напряжения. Всплеск от перенапряжения отличается длительностью: всплеск, аналогично провалу, является более короткой неполадкой (десятые доли секунды), а перенапряжение, аналогично просадке, длится не менее нескольких секунд.

• Ошибки в данных
• Мерцание освещения
• Износ электрических контактов и изоляции
• Повреждение полупроводниковых приборов
• Повышение силы тока и, как следствие, срабатывание автоматических выключателей

Меры предупреждения и подавления:

• Лучшей защитой является использование ИБП

Флуктуации напряжения

• Наличие в сети нагрузки с нестабильным потреблением тока

Систематическое либо периодическое небольшое отклонение напряжения от нормы (±5%)

• Мерцание ламп накаливания
• Снижение срока службы чувствительного электрооборудования

Меры предупреждения и подавления:

• Отключение нагрузки с нестабильным потреблением тока
• Использование ИБП

Вариации частоты

• Как правило, в электросети не бывает вариаций частоты. Данное явление гораздо чаще возникает при питании от резервных автономных источников питания, например, ДГУ.

Частота питания отклоняется от стандартных 50Гц в большую или меньшую сторону.

• Наибольшее влияние оказывается на электродвигатели: изменение частоты вращения ротора. ИТ-оборудование практически не страдает.
• Снижение срока службы чувствительного электрооборудования

Меры предупреждения и подавления:

• Диагностика соответствующих источников питания
• Использование ИБП

Понятия и формулы

На каждом сопротивлении r при прохождении тока I возникает напряжение U=I∙r, которое называется обычно падением напряжения на этом сопротивлении.

Если в электрической цепи только одно сопротивление r, все напряжение источника Uист падает на этом сопротивлении.

Если в цепи имеются два сопротивления r1 и r2, соединенные последовательно, то сумма напряжений на сопротивлениях U1=I∙r1 и U2=I∙r2 т. е. падений напряжения, равна напряжению источника: Uист=U1+U2.

Напряжение источника питания равно сумме падений напряжения в цепи (2-й закон Кирхгофа).

1. Какое падение напряжения возникает на нити лампы сопротивлением r=15 Ом при прохождении тока I=0,3 А (рис. 1)?

Падение напряжения подсчитывается по закону Ома: U=I∙r=0,3∙15=4,5 В.

Напряжение между точками 1 и 2 лампочки (см. схему) составляет 4,5 В. Лампочка светит нормально, если через нее проходит номинальный ток или если между точками 1 и 2 номинальное напряжение (номинальные ток и напряжение указываются на лампочке).

2. Две одинаковые лампочки на напряжение 2,5 В и ток 0,3 А соединены последовательно и подключены к карманной батарее с напряжением 4,5 В. Какое падение напряжения создается на зажимах отдельных лампочек (рис. 2)?

Одинаковые лампочки имеют равные сопротивления r. При последовательном включении через них проходит один и тот же ток I. Из этого следует, что на них будут одинаковые падения напряжения, сумма этих напряжений должна быть равна напряжению источника U=4,5 В. На каждую лампочку приходится напряжение 4,5:2=2,25 В.

Можно решить эту задачу и последовательным расчетом. Сопротивление лампочки рассчитываем по данным: rл=2,5/0,3=8,33 Ом.

Ток в цепи I = U/(2rл )=4,5/16,66=0,27 А.

Падение напряжения на лампочке U=Irл=0,27∙8,33=2,25 В.

3. Напряжение между рельсом и контактным проводом трамвайной линии равно 500 В. Для освещения используются четыре одинаковые лампы, соединенные последовательно. На какое напряжение должна быть выбрана каждая лампа (рис. 3)?

Одинаковые лампы имеют равные сопротивления, через которые проходит один и тот же ток. Падения напряжения на лампах будут тоже одинаковыми. Значит, на каждую лампу будет приходиться 500:4=125 В.

4. Две лампы мощностью 40 и 60 Вт с номинальным напряжением 220 В соединены последовательно и включены в сеть с напряжением 220 В. Какое падение напряжения возникает на каждой из них (рис. 4)?

Первая лампа имеет сопротивление r1=1210 Ом, а вторая r2=806,6 Ом (в нагретом состоянии). Ток, проходящий через лампы, I=U/(r1+r2 )=220/2016,6=0,109 А.

Падение напряжения на первой лампе U1=I∙r1=0,109∙1210=132 В.

Падение напряжения на второй лампе U2=I∙r2=0,109∙806,6=88 В.

На лампе с большим сопротивлением большее падение напряжения, и наоборот. Накал нитей обеих ламп очень слаб, однако у лампы 40 Вт он несколько сильнее, чем у лампы 60 Вт.

5. Чтобы напряжение на электродвигателе Д (рис. 5) было равно 220 В, напряжение в начале длинной линии (на электростанции) должно быть больше 220 В на величину падения (потери) напряжения на линии. Чем больше сопротивление линии и ток в ней, тем больше падение напряжения на линии.

В нашем примере падение напряжения в каждом проводе линии равно 5 В. Тогда напряжение на шинах электростанции должно быть равно 230 В.

6. От аккумулятора напряжением 80 В потребитель питается током 30 А. Для нормальной работы потребителя допустимо 3% падения напряжения в проводах из алюминия с сечением 16 мм2. Каким может быть максимальное расстояние от аккумулятора до потребителя?

Допустимое падение напряжения в линии U=3/100∙80=2,4 В.

Сопротивление проводов ограничивается допустимым падением напряжения rпр=U/I=2,4/30=0,08 Ом.

По формуле для определения сопротивления подсчитаем длину проводов: r=ρ∙l/S, откуда l=(r∙S)/ρ=(0,08∙16)/0,029=44,1 м.

Если потребитель будет отдален от аккумулятора на 22 м, то напряжение на нем будет меньше 80 В на 3%, т.е. равным 77,6 В.

7. Телеграфная линия длиной 20 км выполнена из стального провода диаметром 3,5 мм. Обратная линия заменена заземлением через металлические шины. Переходное сопротивление между шиной и землей rз=50 Ом. Каким должно быть напряжение батареи в начале линии, если сопротивление реле на конце линии rр=300 Ом, а ток реле I=5 мА?

Схема включения показана на рис. 6. При нажатии телеграфного ключа в месте посылки сигнала реле в месте приема на конце линии притягивает якорь К, который в свою очередь включает своим контактом катушку записывающего аппарата. Напряжение источника должно компенсировать падение напряжения в линии, принимающем реле и переходных сопротивлениях заземляющих шин: U=I∙rл+I∙rр+I∙2∙rз; U=I∙(rл+rр+2∙rз).

Напряжение источника равно произведению тока на общее сопротивление цепи.

Сечение провода S=(π∙d^2)/4=(π∙3,5^2)/4=9,6 мм2.

Сопротивление линии rл=ρ∙l/S=0,11∙20000/9,6=229,2 Ом.

Результирующее сопротивление r=229,2+300+2∙50=629,2 Ом.

Напряжение источника U=I∙r=0,005∙629,2=3,146 В; U≈3,2 В.

Падение напряжения в линии при прохождении тока I=0,005 А будет: Uл=I∙rл=0,005∙229,2=1,146 В.

Сравнительно малое падение напряжения в линии достигается благодаря малой величине тока (5 мА). Поэтому в месте приема должно быть чувствительное реле (усилитель), которое включается от слабого импульса 5 мА и своим контактом включает другое, более мощное реле.

8. Как велико напряжение на лампах в схеме на рис. 28, когда: а) двигатель не включен; б) двигатель запускается; в) двигатель в работе.

Двигатель и 20 ламп включены в сеть с напряжением 110 В. Лампы рассчитаны на напряжение 110 В и мощность 40 Вт. Пусковой ток двигателя Iп=50 А, а его номинальный ток Iн=30 А.

Подводящий медный провод имеет сечение 16 мм2 и длину 40 м.

Из рис. 7 и условия задачи видно, что ток двигателя и ламп вызывает в линии падение напряжения, поэтому напряжение на нагрузке будет меньше 110 В.

Отсюда напряжение на лампах Uламп=U-2∙Uл.

Надо определить падение напряжения в линии при различных токах: Uл=I∙rл.

Сопротивление всей линии

Ток, проходящий через все лампы,

Падение напряжения в линии, когда включены только лампы (без двигателя),

Напряжение на лампах в этом случае равно:

При пуске двигателя лампы будут светить слабее, так как падение напряжения в линии больше:

2∙Uл=(Iламп+Iдв )∙2∙rл=(7,27+50)∙0,089=57,27∙0,089=5,1 В.

Минимальное напряжение на лампах при пуске двигателя будет:

Когда двигатель работает, падение напряжения в линии меньше, чем при пуске двигателя, но больше, чем при выключенном двигателе:

2∙Uл=(Iламп+Iном )∙2∙rл=(7,27+30)∙0,089=37,27∙0,089=3,32 В.

Напряжение на лампах при нормальной работе двигателя равно:

Даже небольшое снижение напряжения на лампах относительно номинального сильно влияет на яркость освещения.