Силовая компенсация

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Принцип — силовая компенсация

Принцип силовой компенсации применительно к этой схеме состоит в том, что в момент равновесия усилие, развиваемое чувствительным элементом /, равно усилию qK, действующему на него со стороны обратной связи. [2]

Использование принципа силовой компенсации обеспечивает точность и эксплуатационную надежность схем автоматического регулирования, построенных на его основе. [3]

На принципе силовой компенсации разработана широкая номенклатура преобразователей давления, разрежения и перепада давления газа; расхода газа и жидкости; температуры пара, газа и жидкости; уровня и плотности жидкости, а также усилия в пропорциональный сигнал постоянного тока. [4]

Преобразователи построены по принципу силовой компенсации . Выходной сигнал — напряжение постоянного тока 0 — 1 или 10 В. [5]

ГСП работают на принципе силовой компенсации . При этом вариация выходного сигнала не превышает 0 3 или 0 5 %, а порог чувствительности лежит в пределах 0 05 % от диапазона измерения. [7]

Дифманометры построены на принципе силовой компенсации , благодаря чему обеспечивается высокий класс точности, быстродействие, возможность установки до трех выходных преобразователей ( ПФ, ПС или ПП) и трехпозиционного регулирующего устройства. [9]

Прибор построен на принципе силовой компенсации . [10]

Действие датчиков основано на принципе силовой компенсации . Разность давлений воспринимается вялой мембраной 2 ( фиг. Возникшее вследствие перемещения плунжера напряжение разбаланса усиливается электронным усилителем, электродвигатель поворачивает лекало 5 и через рычаг 4 воздействует на уравновешивающую пружину 3, возвращая мембрану и плунжер датчика в исходное положение. Ось лекала и стрелки 6 служебной шкалы поворачивается на угол, соответствующий измеряемой величине. С осью лекала кинематически связана ось рамки ферродинамического датчика 7 дистанционной системы передачи показаний. [11]

Действие прибора основано на принципе силовой компенсации . Развиваемое при этом усилие перемещает мембранный узел 4 в сторону сопла С2 питания, либо в сторону сопла С /, сообщающегося с атмосферой, в зависимости от направления результирующего усилия. [13]

Работа его основана на принципе силовой компенсации . [14]

Действие дифманометра основано на принципе пневматической силовой компенсации . [15]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Принцип — силовая компенсация

Прибор не целиком построен на принципе силовой компенсации : сильфон 13 вынужден делать довольно значительный ход, обусловливающий основную долю погрешности. [31]

Преобразователи ГСП, основанные на принципе силовой компенсации , обладают большей чувствительностью и точность. Ниже рассмотрен пневмосиловой преобразователь, предназначенный для непрерывного преобразования усилия в стандартный пневматический выходной сигнал. [33]

Действие дифманометра ДМПК-4 основано на принципе пневматической силовой компенсации . Дифманометр состоит из измерительного узла и пневмопреобразователя. Чувствительный элемент представляет собой резинотканевую мембрану, которая разделяет измерительную камеру на две полости: плюсовую и минусовую. Мембрана с помощью ленточной тяги 2 соединена с основным рычагом 3, конец которого выведен из плюсовой полости через уплотнительный сильфон 4 наружу. Максимальный ход заслонки относительно сопла составляет около 0 02 — 0 03 мм. Демпфер 11 гасит автоколебания, к которым склонны все системы силовой компенсации. При изменении измеряемого перепада давлений, действующего на мембрану 1, рычаг 3 поворачивается и заслонка 10 перемещается около сопла 9, уменьшая или увеличивая дросселирование воздуха, выходящего из сопла. [35]

В основу построения рассматриваемых преобразователей положен принцип силовой компенсации . [36]

В основу построения пневмосиловых преобразователей положен принцип силовой компенсации . В конструкции пневмосиловых преобразователей используются основные узлы рычажной системы механизма рассмотренного выше электросилового преобразователя. [38]

ГСП применяются преобразователи, работающие по принципу силовой компенсации . Не рис. 4.1 показана принципиальная схема пневмооилевого преобрэеоветеля ГСП. [39]

Действие отдельных блоков системы основано на принципе силовой компенсации , что обеспечивает их высокую чувствительность ввиду отсутствия больших перемещений и сил трения в подвижных частях. [40]

II, 7) основано на принципе силовой компенсации . [41]

II, 8) основано на принципе силовой компенсации . [42]

II, 10) основано на принципе силовой компенсации . [43]

Большинство приборов АУС, построенных на принципе силовой компенсации , имеет класс точности I, что вполне удовлетворяет требованиям значительного числа производственных процессов. Надежность работы пневматических приборов при соответствующей подготовке воздуха питания намного превышает надежность приборов, в которых используют электронные лампы, обладающие ограниченным сроком службы. [44]

Действие дифманометра типа ДМПК-100 основано на принципе пневматической силовой компенсации . [45]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Силовая компенсация

Силовая компенсация позволяет существенно уменьшить нелинейность УЧЭ. Однако при этом не устраняется нелинейность цепи обратной связи, величина которой доходит до 50 % предела основной допускаемой погрешности. [1]

Силовая компенсация — это воздействие измеряемого параметра на чувствительный элемент измерительного блока, преобразованное в усилие, которое автоматически уравновешивается усилием, развиваемым силовым механизмом обратной связи преобразователя. Сигнал обратной связи преобразователя в момент измерения соответствует выходному сигналу датчика. [2]

Силовая компенсация позволяет существенно уменьшить нелинейность УЧЭ. Однако при этом не устраняется нелинейность цепи обратной связи, величина которой доходит до 50 % предела основной допускаемой погрешности. [3]

Силовая компенсация веса робота и технологического усилия производится за счет выталкивающей силы, действующей на робота во время транспортного и технологического движения под водой. [5]

Схемы силовой компенсации благодаря своим достоинствам находят в последнее время широкое применение в приборах для измерения давления и разрежения. [6]

Метод силовой компенсации более точный, так как свободен от влияния гистерезиса, но требует большего времени на отсчет. Поэтому при измерении быстроменяющихся давлений применяется первый метод, при измерении медленно меняющихся давлений — второй. [8]

Действие силовой компенсации аналогично работе кинематической компенсации второго рода. Установка игл при ненагруженной коробке перпендикулярно стойке исключает необходимость применения компенсатора первого рода. [9]

Приборы силовой компенсации сравнительно сложны, и их применение оправдывается, если они имеют высокую точность. [10]

Принцип силовой компенсации применительно к этой схеме состоит в том, что в момент равновесия усилие, развиваемое чувствительным элементом /, равно усилию qK, действующему на него со стороны обратной связи. [12]

С силовой компенсацией выполнены также измерительные преобразователи электронной агрегатной системы ЭАУС. [13]

На принципе силовой компенсации разработана широкая номенклатура преобразователей давления, разрежения и перепада давления газа; расхода газа и жидкости; температуры пара, газа и жидкости; уровня и плотности жидкости, а также усилия в пропорциональный сигнал постоянного тока. [14]

Использование принципа силовой компенсации обеспечивает точность и эксплуатационную надежность схем автоматического регулирования, построенных на его основе. [15]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Схема — силовая компенсация

Схемы силовой компенсации благодаря своим достоинствам находят в последнее время широкое применение в приборах для измерения давления и разрежения. [1]

Преобразователи с унифицированным выходным сигналом выполняются по схеме силовой компенсации и по схеме компенсации перемещений. [2]

Упругий элемент в приборе, построенном по схеме силовой компенсации , осуществляет преобразование давления р в усилие Q, при этом перемещение точки приложения силы практически равно нулю. [3]

Значительное улучшение динамических характеристик достигается при измерении момента на кольце по схеме силовой компенсации ( фиг. В этом случае кольцо не поворачивается, а момент от давления р уравновешивается моментом усилия Ру компенсационного элемента. Выходным сигналом у прибора является давление сжатого воздуха при пневматической системе или сила тока в электрической системе компенсации. [4]

Извлечение квадратного корня из измеряемого давления рх может быть произведено при использовании в схеме силовой компенсации ( фиг. [5]

Упомянутые выше недостатки мембранных чувствительных элементов становятся несущественными, если прибор построен по схеме силовой компенсации . В таких приборах тяговое усилие, создаваемое измеряемым давлением, автоматически уравновешивается усилием, создаваемым грузовой, пневматической или электромеханической системой, причем существует однозначная зависимость между измеряемым давлением и величиной или плечом действия уравновешивающего усилия. Систему пневматического уравновешивания особенно удобно применять в дистанционных приборах с пневматической передачей результатов измерения. [6]

При соизмеримых значениях Рг и ( Ру) Прив схема прибора будет отдаляться от схемы силовой компенсации , приближаясь к схеме прибора с упругой измерительной системой со свойственными ей погрешностями — температурой, гистерезисом, упругим последействием, нестабильностью упругих свойств во времени. [7]

Преобразователи аналоговой ветви с унифицированным выходным сигналом выполняются по схеме компенсации перемещений и по схеме силовой компенсации . [8]

Усилитель мощности постоянного тока — представляет собой усилитель с непосредственной связью, используемый в схемах датчнкев силовой компенсации и при выходе на исполнительные механизмы. [9]

Поршневые измерительные устролства получают все большее распространение при создании высокоточных приборов с преобразованием усилия на поршне по схеме силовой компенсации , а также с помощью магнитоуп-ругих, тензометрических и других датчиков, воспринимающих усилие при небольших перемещениях. [10]

За счет уменьшения трения в подвижной системе, применения упругих опор и снижения гистерезиса чувствительного и компенсационного элементов порог чувствительности манометров схемы силовой компенсации может быть достигнут порядка 0 01 % и ниже. Возможность использования упругих опор обусловливается малыми перемещениями подвижной системы прибора. Для уменьшения гистерезиса перемещения должны быть малыми не только в рабочем участке, но и при перегрузках прибора. [11]

Если осуществляется полное уравновешивание измеряемой величины, приборы называют компенсационными. Такие приборы проектируются либо по схеме силовой компенсации , когда усилие, создаваемое при изменении величины, уравновешивается силой, развиваемой источником энергии, либо по следящей схеме, когда отслеживается перемещение чувствительного элемента. [12]

Если осуществляется полное уравновешивание измеряемой величины, приборы называют компенсационными. Такие приборы проектируются либо по схеме силовой компенсации , когда усилие, создаваемое при изменении величины, уравновешивается силой, развиваемой источником энергии, либо но следящей схеме, когда отслеживается перемещение чувствительного элемента. [13]

Трубчатая пружина имеет небольшую эффективную площадь и при малых давлениях развивает незначительные перестановочные усилия. Поэтому для регистрирующих приборов чаще применяют многовитковые ( спиральные или винтовые) пружины, которые дают большие перемещения и позволяют использовать механизмы с малым передаточным числом. Малая эффективная площадь удобна при использовании трубчатых пружин для измерения высоких давлений По схеме силовой компенсации . Применение трубчатых пружин нецелесообразно в услозиях вибраций. [14]

Принципальная схема плотномера показана на рис. 9.16, в. Через камеру /, в которой размещен буек 2, протекает анализируемая жидкость. Изменение веса буйка воздействует на измерительный рычаг 4 и с помощью преобразователя 3, работающего по схеме силовой компенсации , преобразуется з пневматический сигнал. [15]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Силовая компенсация

Приборы давления электрические с силовой компенсацией . [46]

Приборы давления пневматические с силовой компенсацией . Приборы давления пневматические с пневматическим выходным сигналом 0 2 — 1 кгс / см2 ( 0 02 — 0 1 МПа), созданные НИИтештопри-бором при участии завода Манометр, построены по блочному принципу с использованием унифицированного пневмосилового преобразователя, пневматического усилителя мощности и измерительных блоков с различными по назначению упругими чувствительными элементами. [47]

Схема статического преобразователя с силовой компенсацией показана на фиг. [48]

Принцип действия расходомера с силовой компенсацией показан на фиг. Возникающий сигнал разбаланса подается на полупроводниковый усилитель 6, выходной сигнал которого в виде постоянного тока протекает по компенсирующей катушке 3 и поступает во внешнюю цепь. Взаимодействие поля катушки с полем электромагнита 8 создает усилие, уравновешивающее давление на мембрану. Следовательно, мембрана, практически не смещается с нейтрального положения, что способствует повышению точности измерений. Поскольку величина компенсирующего усилия пропорциональна квадрату силы тока, то шкала расходомера нелинейна. Для получения линейной шкалы в дифманометре электромагнит 8 заменяют постоянным магнитом. [49]

Разработаны бесшкальные дифманометры с электрической силовой компенсацией , принципиальные схемы которых показаны на фиг. [50]

В пружинном приборе с пневматической силовой компенсацией ( рис. 13.4, б) давление также преобразуется в усилие, которое через рычажный передаточный механизм, состоящий из рычагов) и 2, автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением воздуха в сильфоне 13 обратной связи. [52]

В пружинном приборе с пневматической силовой компенсацией ( рис. 13.4, б) давление также преобразуется в усилие, которое через рычажный передаточный механизм, состоящий из рычагов 1 и 2, автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением воздуха в сильфоне 13 обратной связи. [54]

В пружинном приборе с пневматической силовой компенсацией ( рис. 92, б) давление также преобразуется в усилие, которое через рычажный передаточный механизм, состоящий из рычагов 1 и 2, автоматически уравновешивается усилием, развиваемым давлением воздуха в сильфоне обратной связи. [55]

В компенсационных манометрах с силовой компенсацией системы ГСП широко применена унификация деталей. Более 120 типов приборов осуществляются применением весьма ограниченного числа различных узлов и деталей, что не только снижает стоимость их изготовления, но и облегчает эксплуатацию и ремонт приборов. Манометры системы ГСП обеспечивают дистанционную работу автоматически регистрирующих вторичных приборов так же, как автоматических регуляторов и приборов для преобразования выходного сигнала в коды для введения в управляющие машины систем автоматического управления САУ и на вторичные цифровые приборы. [56]

Схема пружинного манометра с силовой компенсацией типа МП-Э представлена на рис. 11.13, а. [57]

Рассматриваемый расходомер основан на датчиках силовой компенсации . Усилие перепада давления уравновешивается через систему рычагов усилием электромагнита обратной связи. [58]

Работа его основана на принципе силовой компенсации . [59]

Действие датчиков основано на принципе силовой компенсации . Разность давлений воспринимается вялой мембраной 2 ( фиг. Возникшее вследствие перемещения плунжера напряжение разбаланса усиливается электронным усилителем, электродвигатель поворачивает лекало 5 и через рычаг 4 воздействует на уравновешивающую пружину 3, возвращая мембрану и плунжер датчика в исходное положение. Ось лекала и стрелки 6 служебной шкалы поворачивается на угол, соответствующий измеряемой величине. С осью лекала кинематически связана ось рамки ферродинамического датчика 7 дистанционной системы передачи показаний. [60]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и .

Преобразователи пневматические с силовой компенсацией ГСП

Вторичные пневматические приборы предназначены для измерения унифицированных пневматических выходных сигналов 20—100 кПа первичных преобразователей. Вторичные приборы могут иметь унифицированную процентную шкалу, либо именованные шкалы в соответствии со стандартными рядами пределов для манометров, термометров, дифманометров, вакуумметров (дополнительно возможна шкала в единицах расхода или уровня). Приборы могут быть только показывающими, од-H0-, двух- или трехканальными с записью на одной диаграммной ленте. Принцип действия измерительного механизма приборов основан на методе силовой компенсации, при котором момент, развиваемый чувствительным элементом, уравновешивается моментом пружины обратной связи. Степень натяжения пружины обратной связи определяет положение стрелки на шкале вторичного прибора. Технические данные вторичных пневматических приборов приведены в табл. 5.18. [c.344]

Наиболее широкое применение пневматические измерительные преобразователи нашли во взрыво- и пожароопасных производствах, тде применение электрических приборов в обычном исполнении по требованиям техники безопасности недопустимо. Используют пневматические датчики, основанные на принципе силовой или частичной силовой компенсации, а также перемещения чувствительного элемента. Пневматические измерительные преобразователи выпускают с единым диапазоном выходного сигаала 20 — 100 кПа при давлении питания 140 кПа. [c.99]

В основу построения пневматических передающих преобразователей для преобразования угла поворота оси манометров, дифманометров типа ДП, ДСП и других приборов в унифицированный пневматический выходной сигнал положен также принцип силовой компенсации. В устройстве обратной связи используется сильфон, а индикатор рассогласования выполняется по типу сопло-заслонка. Пневматический усилитель выполняется по схеме, показанной на рис. 8-10-2. Приборы, снабженные рассмотренным пневматическим передающим преобразователем, могут работать в комплекте с вторичными приборами и с другими устройствами систем пневматики, указанными выше. [c.338]

В электрических и пневматических преобразователях давления с силовой компенсацией сильфонные чувствительные элементы являются основными. От пружинных манометров с силовой компенсацией, рассмотренных выше, эти приборы отличаются лишь типом чувствительного элемента и точкой его подсоединения к Т-образному [c.106]

Принцип частичной силовой компенсации отличается тем, чго перемещающийся чувствигельный элемент создает на дополнительном упругом элементе усилие, которое преобразуется в пневматический выходной сигаал с помощью преобразователя, работающего по принципу силовой компенсации. Таким образом, усилием обратаой связи уравновешивается лишь часть усилия, развиваемого чувствительным элементом под действием измеряемого параметра. [c.99]

Пневматический передающий преобразователь со схемой, показанной на рис. 8-11-2, устанавливается в качестве дополнительного устройства в манометрических термометрах, выпускаемых казанским заводом Теплоконтроль . В основу построения Этого пневматического передающего преобразователя положен принцип силовой компенсации. [c.337]

Приборы давления пневматические с силовой компенсацией. Приборы давления пневматические с пневматическим выходным сигналом 0,2—1 кгс/см (0,02—0,1 МПа), созданные НИИТеплоприбором при участии завода Манометр , построены по блочному принципу с использованием унифицированного пневмосилового преобразователя, пневматического усилителя мощности и измерительные блоков с различными по назначению упругими чувствительными элементами. [c.387]

Смотреть страницы где упоминается термин Преобразователи пневматические с силовой компенсацией ГСП : [c.532] [c.81] [c.106] [c.149] Смотреть главы в:

Использование силовых конденсаторов и дросселей ELECTRONICON для компенсации реактивной мощности

Использование компонентов силовой электроники для компенсации реактивной мощности — силовых конденсаторов и фильтрующих дросселей — один из наиболее простых и эффективных способов энергосбережения в промышленных и коммунально-бытовых распределительных сетях.

Безопасность для окружающей среды

Силовые конденсаторы, произведенные компанией ELEC-TRONICON, не содержат ПХБ, растворители, а также любые другие ядовитые или запрещенные материалы. Эти конденсаторы не классифицируются как опасные товары согласно транзитным правилам. Силовым конденсаторам присвоен класс WGK 0 (water risk category 0 — «нет угрозы загрязнения в случае утечки»). Нет опасности для здоровья в случае правильного применения. Все конденсаторы, произведенные после 1 января 2006 года, изготовлены с использованием технологии бессвинцовой пайки.

Безопасность силовых конденсаторов

Рассмотрим основные особенности конденсаторов ELECTRONICON, обеспечивающие их безопасную эксплуатацию.

Защита от перенапряжений и коротких замыканий — самовосстанавливающийся диэлектрик

Во всех силовых конденсаторах используется самовосстанавливающийся диэлектрик. В момент короткого замыкания (электрического пробоя) на месте пробоя в течение нескольких микросекунд испаряется металлический слой и удаляется из центра пробоя (см. рис. 1). В результате образуется свободная от металла изолированная зона. Конденсатор остается полностью работоспособным во время пробоя и после него. Безопасность конденсаторов при напряжениях, лежащих в области допустимых, гарантирована.

В силовых конденсаторах также предусмотрена защита от прикосновения. Подключающий конструктивный элемент имеет степень защиты IP20 — это означает, что все токовыводящие части недоступны для прикосновения рукой.

Как было сказано ранее, во всех силовых конденсаторах используется диэлектрик, способный самовосстанавливаться после пробоя. При работе на напряжениях, не превышающих допустимое тестовое и максимальное рабочее (см. табл.), конденсаторы защищены от перенапряжений, кроме того, они защищены от внешних коротких замыканий, если не превышается допустимое значение неповторяющегося тока перегрузки I_S.

Защита от перенагрузки и выход из строя в конце срока службы

При перенагрузке по напряжению или в конце срока работы в конденсаторе из-за большого количества самовосстанавливающихся пробоев может возникнуть избыточное давление. Чтобы корпус не взорвался, в конденсаторах предусмотрен предохранитель-прерыватель избыточного давления. Им является один из конденсаторных проводов, с технологически подготовленным местом надлома. При возникновении избыточного давления длина корпуса конденсатора в результате расширения зиговки в корпусе или возникновения выпуклости в крышке удлиняется, и провод в месте надлома разрывается. Токовая связь в конденсаторе прерывается (рис. 2).

Диэлектрик

Конденсаторы по MKP-технологии изготавливаются из полипропиленового диэлектрика с малыми собственными потерями. Тонкая самовосстанавливающаяся смесь из цинка и алюминия под вакуумом напыляется на одну из сторон полипропиленовой пленки. Обе торцевые стороны секции металлизируются методом напыления и гарантируют высокую токовую нагрузку и низкоиндуктивный контакт между выводами и секцией (рис. 3). Многолетний опыт компании ELECTRONICON, а также проведенные многочисленные исследования по улучшению данной технологии позволили добиться превосходного самовосстановления диэлектрика и увеличения продолжительности функционирования силовых конденсаторов.

Наполнители

Применение пропиточных материалов и наполнителей необходимо для защиты конденсаторных электродов от кислот, влажности и других опасных влияний внешней среды. Без такой изоляции произойдет коррозия металлических обкладок и возрастание числа отдельных частичных разрядов. Вследствие этого может произойти возрастание электрических потерь и сокращение срока службы. Сложная процедура вакуумной сушки начинается сразу после помещения элементов конденсатора в алюминиевый корпус. После сушки корпус конденсатора заполняется экологически безопасным маслом либо ПУР-смолой. Таким образом создается защита от влияний окружающей среды, увеличивается продолжительность жизни и обеспечивается стабильность емкости конденсаторов.

Самовосстанавливающиеся силовые конденсаторы среднего напряжения серии MSD, выполненные по сухой технологии

Силовые конденсаторы компании ELECTRONICON, в отличие от традиционных конденсаторов среднего напряжения, изготовляемых по технологии all-film и наполненных воспламеняющейся жидкостью, используют твердый наполнитель. Благодаря специально разработанной технологии достигается высококачественная изоляция между активной частью конденсатора и его корпусом. Эта изоляция является важнейшим фактором для надежного функционирования контроля внутреннего давления в конденсаторе. Самовосстанавливающиеся конденсаторы серии MSD удовлетворяют всем требованиям действующего в настоящее время стандарта для конденсаторов среднего напряжения — IEC 871 — по надежности и электрическим параметрам. При этом нельзя забывать, что у таких конденсаторов, как и у всех самовосстанавливающихся, в случае их отказа не происходит короткого замыкания, и использование плавких предохранителей с целью отключения от сети невозможно. Данная задача решается с помощью встроенного автоматического выключателя, срабатывающего при повышении давления, что соответствует нормам для конденсаторов силовой электроники и для индуктивного нагрева (VDE-EN 61071 и VDE-EN 61010). Общие технические данные:

• Внутренняя схема: Y.
• Диапазон рабочих напряжений: до 12 кВ.
• Диапазон мощности: до 400 кВАр.
• Испытательное напряжение: 2,15xU_N.
• Диапазон I_N: до 100 А/фаза.
• Пусковой ток: макс. 100xI_N.
• Разрядное сопротивление: встроено ( –4 , что на 60% лучше, чем у диэлектрика, изготовленного по технологии all-film);
• очень узкому допуску по емкости (до ±2,5%).

О влиянии работы электронного оборудования на силовые электрические сети

Материальной основой современного информационного общества, безусловно, является компьютер. За последние 10 лет он не только изменил образ жизни и работы миллиардов людей, но и сформировал новые требования к инфраструктуре, обеспечивающей его функционирование.

Центр электромагнитной безопасности (ЦЭБ) в последние несколько лет в ходе выполнения ряда работ исследовал состояние систем электроснабжения 0,4 кВ в крупнейших зданиях Москвы. Рассматривались постройки, содержащие компьютерные сети с численностью от 20 до тысячи компьютеров и более. Обработка собственных измерений, а также анализ опыта зарубежных коллег из IEEE привели специалистов ЦЭБ к выводу, что Россия столкнулась с новой серьезнейшей проблемой. Суть ее состоит в том, что сети электроснабжения 0,4 кВ в зданиях, оснащенных компьютерной техникой, буквально «заражены» высшими по отношению к промышленной основной частоте (50 Гц) гармониками.

В недалеком прошлом большая часть электрической энергии потреблялась линейными нагрузками — лампами накаливания, нагревательными элементами, нагрузкой от двигателей и другими подобными электропотребителями. С конца 90-х годов резко возросла доля нелинейных электропотребителей, таких как персональные компьютеры и файл-серверы, мониторы, лазерные принтеры, блоки бесперебойного питания, а также другое офисное оборудование — копировальные аппараты и факсы; газоразрядные лампы и др. Дело в том, что для питания перечисленного оборудования используются встроенные импульсные источники питания, представляющие собой нелинейную нагрузку, сопротивление которой постоянно изменяется.

Ток, потребляемый этими источниками, имеет ярко выраженный импульсный характер. Это объясняется схемными особенностями импульсных источников питания — наличием сетевого выпрямителя (диодного моста) и сглаживающего емкостного фильтра. Другими словами, ток, потребляемый такими устройствами, в отличие от синусоидального тока линейных нагрузок, представляет собой периодический несинусоидальный сигнал.

Отрицательное воздействие ПК на сеть

В случаях, когда мощность нелинейных электропотребителей не превышает 10-15% от общего потребления мощности, каких-либо особенностей в эксплуатации системы электроснабжения, как правило, не возникает. При превышении указанного предела следует ожидать появления различных проблем в эксплуатации и последствий, причины которых не очевидны. В зданиях, где доля нелинейной нагрузки превышает 25%, отдельные проблемы могут проявиться сразу же.

Наличие высших гармонических составляющих в токах нелинейных электропотребителей приводит к следующим негативным, а в ряде случаев, и к катастрофическим последствиям.

Возможен перегрев и разрушение нулевых рабочих проводников кабельных линий вследствие их перегрузки токами третьей гармоники, когда токи в этих проводниках значительно превосходят токи фазных проводников, а защита от токовых перегрузок в цепях нулевых проводников не предусмотрена (п. 1.3.10 ПУЭ). Необходимо также отметить ускоренное старение изоляции при повышении рабочей температуры токонесущих проводников.

При линейной, даже самой мощной, нагрузке ток в нулевом рабочем проводнике будет меньше, чем максимальный ток в фазных проводниках. Совсем иная ситуация складывается при наличии нелинейных нагрузок — в этом случае ток в нулевом рабочем проводнике может превышать ток в фазе более чем в 1,5 раза.

Искажение синусоидальности питающего напряжения

Из-за характера тока, потребляемого импульсной нагрузкой, возникает деформация синусоиды напряжения, действующей на входе нагрузки. Синусоида напряжения становится «плоской» по форме, так как в момент импульса тока увеличивается падение напряжения на внутреннем сопротивлении сети. Рассмотрим последствия воздействия «плоской» синусоиды на импульсный источник питания:

• снижение уровня выпрямленного напряжения;
• увеличение тепловыделения в элементах импульсного источника питания;
• снижение устойчивости к кратковременным провалам напряжения.

Гармоники, генерируемые нелинейной нагрузкой, создают дополнительные потери в трансформаторах. Это может привести к значительным потерям энергии и стать причиной выхода из строя трансформаторов вследствие перегрева.

Протекание по обмоткам трансформатора несинусоидальных токов, в силу поверхностного эффекта и эффекта близости, приводит к увеличению активного сопротивления обмоток трансформатора и, как следствие, к дополнительному нагреву и уменьшению срока его службы.

• В условиях несинусоидальности тока ухудшаются условия работы батарей конденсаторов. Батареи конденсаторов предназначены для компенсации реактивной мощности нагрузки, то есть для повышения коэффициента мощности электроустановки здания. Однако в условиях несинусоидальности тока конденсаторы одновременно являются элементами, абсорбирующими гармоники со всей сети. Они изменяют нормальный путь гармоник тока от нелинейного потребителя к источнику питания, замыкая часть этого тока через себя.
• Сокращение срока службы электрооборудования возникает из-за интенсификации теплового и электрического старения изоляции. При рабочих температурах в изоляционных материалах протекают химические реакции, приводящие к постепенному изменению их изоляционных и механических свойств. С ростом температуры эти процессы ускоряются, сокращая срок службы оборудования. В конденсаторах потери энергии пропорциональны частоте, поэтому несинусоидальный ток приводит к дополнительному нагреву конденсаторов.
• Необоснованное срабатывание предохранителей и автоматических выключателей в результате дополнительного нагрева внутренних элементов защитных устройств, обусловленного протеканием несинусоидальных токов и, следовательно, действием поверхностного эффекта и эффекта близости.
• Ускоренное старение изоляции проводов и кабелей. Старение изоляции проводников и кабелей обусловлено протеканием несинусоидального тока, приводящего к повышенному нагреву наружной поверхности жил кабеля вследствие поверхностного эффекта и эффекта близости.
• Помехи в сетях телекоммуникаций могут возникать там, где силовые кабели и кабели телекоммуникаций расположены в относительной близости. Вследствие протекания в силовых кабелях высокочастотных гармоник тока, в кабелях телекоммуникаций могут наводиться помехи. Магнитные поля высших гармоник прямой и обратной последовательности частично компенсируют друг друга, поэтому наибольшую роль в проблеме влияния на телекоммуникации играют гармоники, кратные трем. Чем выше порядок гармоники, тем больше уровень помех, наведенных ими в телекоммуникационных кабелях.

Пути решения проблемы

Косинусные шунтирующие конденсаторы

Шунтирующие конденсаторы, установленные в передающих и распределительных сетях, увеличивают пропускную способность, уменьшают потери и улучшают коэффициент мощности (cos φ). Высоковольтные батареи для различного уровня напряжения и мощности могут быть спроектированы для последовательного и параллельного подсоединения однофазных конденсаторных блоков.

Шунтирующие конденсаторы главным образом используются для улучшения коэффициента мощности (cos φ) в сети. Любые индуктивные нагрузки потребляют реактивную мощность, которая идет, например, на намагничивание трансформаторов, двигателей и дросселей. Требуемая реактивная энергия может быть сгенерирована при помощи конденсаторов.

Используя конденсаторы, которые установлены рядом с оборудованием, потребляющим реактивную энергию, можно достичь ряда положительных моментов:

• улучшения коэффициента мощности (cos φ);
• уменьшения потерь при передаче;
• увеличения пропускной способности, так как нагрузка на генераторы, трансформаторы и ЛЭП снижается;
• улучшения регулирования напряжения;
• улучшения качества электроэнергии.

Конденсаторные фильтры

Многие нагрузки в электрических сетях, такие как преобразователи, выпрямители, сварочное оборудование и дуговые печи, генерируют гармоники. Из-за этого увеличиваются потери, и возрастает риск повреждения электронного оборудования. Фильтры гармоник позволяют решить эту проблему путем уменьшения содержания гармоник в сети. Они также улучшают коэффициент мощности (cos φ) за счет генерирования реактивной энергии.

Современное электрическое оборудование генерирует токовые гармоники, которые передаются в электрических сетях. Наибольший уровень гармоник создается электронно-управляемым оборудованием, таким как преобразователи, регулируемые приводы, статические преобразователи, сварочное оборудование и т. п., а также дуговыми печами. Среди проблем, которые появляются из-за повышенного содержания гармоник, можно выделить:

• увеличение потерь в двигателях, трансформаторах и кабелях, что может привести к их перегреву;
• перегрузка конденсаторов;
• повреждение или неправильное функционирование электронного оборудования;
• неправильное функционирование реле приема в импульсно-управляемых системах;
• помехи в телефонных сетях.

Наиболее распространенным методом решения данных проблем является установка фильтров гармоник. Компонентами фильтров являются конденсаторы, дроссели и иногда резисторы. Конденсаторы представляют собой наиболее важную часть, поскольку именно они генерируют реактивную энергию.

Опыт и квалификация Electronicon в области производства различных фильтров гарантируют надежное и экономически выгодное решение проблемы, связанной с наличием гармоник. ELECTRONICON имеет все необходимые ресурсы, начиная от измерения содержания гармоник и расчета эффекта установки нового оборудования до производства и поставки соответствующих фильтров.

Новое поколение MKP-конденсаторов с экологически чистым наполнителем газом (азот)

Внешний вид конденсаторов серии 275.xxx (конструктив K, L, M), изготавливаемых по технологии MKPg (газонаполненные), показан на рис. 6.

Преимущества таких конденсаторов:

• абсолютная безопасность для окружающей среды;
• удобный монтаж при высокой степени защиты;
• герметичность и надежность;
• значительное уменьшение веса.

Конструктивные исполнения K, L, M гарантируют оптимальную герметичность конденсаторов и удобное подключение кабелем диаметром до 50 мм 2 . Специальная пружинная система обеспечивает надежную и длительную работу зажимов. Конструктивное исполнение L и M также позволяет прямое подключение разрядных сопротивлений и разрядных модулей, так же как и параллельное подключение дополнительных конденсаторов. У однофазного исполнения центральный винт не имеет контакта.

Применение данных конденсаторов позволяет:

• снизить общие расходы на электроэнергию благодаря улучшению коэффициента мощности;
• при той же общей мощности снабжать дополнительных потребителей полезной нагрузкой благодаря уменьшению реактивной нагрузки;
• уменьшать нагрузку компонентов распределительной сети и увеличивать срок их службы благодаря улучшению коэффициента мощности.

Фильтрующие дроссели резонансной цепи

Потребителю, в сети которого содержится большое количество выпрямителей, электроприводов с управляемым числом оборотов или других производителей высших гармоник, часто требуется конденсаторная батарея с фильтрацией. Такая установка одновременно с компенсацией реактивной мощности уменьшает вызванную высшими гармониками перегрузку и отфильтровывает большую часть высших гармоник.

Последовательным включением дросселя и силового конденсатора создается резонансный контур. Резонансная частота этого контура лежит ниже частоты самой маленькой гармоники сети (чаще всего 5-й). Поэтому для всех других гармоник, лежащих выше этой резонансной частоты, схема является индуктивной, и опасность резонанса между конденсаторной установкой и индуктивностью сети исключается.

Для таких целей ELECTRONICON предлагает однофазные и трехфазные дроссели. Они изготавливаются из специально отобранной трансформаторной жести по технологии плоских или круглых медных проводов. Большой срок службы и высокая электрическая прочность достигаются путем вакуумной сушки и пропитки. Дроссели поставляются с соединительными клеммами. В зависимости от номинальной мощности предлагаются дроссели с боковыми выводами или гибкими теплостойкими проводами.

При превышении температуры в 125 °C встроенный тепловой выключатель отсоединяет дроссель от сети.

• нагрузка высшими гармониками при 100%-ной продолжительности включения: U₃ = 0,5%U_N; U₅ = 6,0%U_N; U₇ = 5,0%U_N; U₁₁ = 3,5%U_N; U₁₃ = 3,0%U_N;
• нагрузка основной частотой: I1 = 1,1…I_N;
• ферромагнитные данные: I_lin =1,6 . 2,2xI_N. Конструктивные особенности:
• вид: трехфазный с железным сердечником и двойным воздушным зазором;
• класс защиты: IP00, внутренний монтаж;
• класс изоляции: T 40/B;
• вид охлаждения: самоохлаждаемый;
• материал витков: медь;
• пропитка: лавсановая смола, класс F;
• подключение: клеммы или выводы на торцевой стороне или гибкие провода;
• изоляция: керн обмотки 3 кВ;
• контроль температуры: тепловой выключатель, температура отключения 125 °C; точность настройки: L = ±3%;
• основные положения:

VDE 0570 Teil 2/EN 61558-2-20.

Дроссели, в зависимости от предъявляемых требований, изготавливаются в различных конструктивах. На рис. 8-9 приведены наиболее часто применяемые решения — их внешний вид и конструктивное исполнение.

Для энергосистем (особенно крупных предприятий) реактивная энергия всегда была и остается неизбежным атрибутом технологического оборота электроэнергии, влияющим на его экономическую эффективность. В последнее время, в связи со значительным ростом цен на энергоносители, повысился приоритет вопросов энергосбережения. Использование компонентов для компенсации реактивной мощности — один из наиболее простых и эффективных способов энергосбережения в промышленных и коммунально-бытовых распределительных сетях.

Применение компонентов производства ELECTRONICON (конденсаторов, дросселей, регуляторов, пускателей, разрядников) позволяет:

• поддерживать необходимый коэффициент мощности установок потребителя;
• повысить качество электроэнергии непосредственно в сетях предприятия;
• снизить общие расходы на электроэнергию;
• уменьшить нагрузку элементов распределительной сети, увеличить их срок службы.