Качество энергии

Содержание
  1. Понятие качества энергии, энтропия, второе начало (принцип) термодинамика
  2. Формы и качество энергии
  3. ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:
  4. Качество электроэнергии: что это такое, основные показатели
  5. Что такое качество электроэнергии?
  6. Основные показатели качества электроэнергии
  7. Отклонение напряжения
  8. Колебания напряжения
  9. Отклонение частоты
  10. Доза фликера
  11. Коэффициент временного перенапряжения
  12. Провал напряжения
  13. Импульсное напряжение
  14. Несимметрия напряжений в трехфазной системе
  15. Несинусоидальность формы кривой напряжения
  16. Как проверить и измерить качество электрической энергии?
  17. Как самостоятельно выявить снижение качества электроэнергии?
  18. Требования к электроснабжению по качеству электроэнергии
  19. ���������� �������� �������������� � ������������� �����
  20. 3.2. Понятие о качестве энергии
  21. 3.3. Процессы фотосинтеза и хемосинтеза
  22. Показатели качества электроэнергии
  23. Колебание напряжения
  24. Перенапряжение
  25. Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии
  26. Как улучшить качество электроэнергии

Понятие качества энергии, энтропия, второе начало (принцип) термодинамика

Качество энергии

Понятие качества энергии, энтропия,второе начало (принцип) термодинамикии принцип минимума производства энтропии

В приведенных выше примерах, во всех реакциях, высвобождающих энергию связи, эта энергия переходит в конечном итоге в теплоту (и отчасти в излучение — в ту его часть, которая уходит в космическое пространство, где она тоже имеет шанс превратиться-таки в тепло).

Так что же такое теплота? Теплота — это, по существу, то же, что и кинетическая энергия, но это энергия неупорядоченного, хаотического движения частиц (молекул газа, например). Из наблюдений известно, что переход всех видов энергии в тепло — это наиболее распространенный процесс и в природе и в технике.

Так, например, трение присутствует везде, и оно превращает упорядоченное движе-

ние тел в хаотическое движение составляющих их молекул, нагревая трущиеся поверхности. При работе любых электрических машин, при передаче электрической энергии по проводам часть ее всегда превращается в тепло.

Переход механической, химической или иной энергии в тепло — необратим. Любой из этих видов энергии рано или поздно самопроизвольно и полностью переходит в тепло.

Хаотическое же движение молекул уже нельзя даже с помощью специальных ухищрений полностью преобразовать в какую-либо полезную, связанную с упорядоченным движением, работу, такую как, например, подъем груза на некоторую высоту.

Качество энергии понижается в результате перехода ее в тепло.

Из приведенных рассуждений может быть дано определение понятия полезная работа. В термодинамическом смысле полезной следует называть такую произведенную над некоторой системой работу, результатом которой является увеличение порядка в этой системе.

Тепло образуется в большинстве процессов неравномерно, окружающие нас тела нагреты по-разному. Количественная мера степени нагретости тела, которая пропорциональна средней величине кинетической энергии составляющих его молекул, называется температурой.

Из определения ясно, что эта температура (которую называют еще термодинамической температурой и измеряют во внесистемных единицах — Кельвинах) не может быть отрицательной и ее минимальное значение — 0. В классическом приближении, без учета квантовых эффектов (см. п. 4.

3), существенных при низких и сверхнизких температурах, она соотвествует нулевой кинетической энергии беспорядочного движения молекул, и в реальных процессах, последовательными приближениями, достигнута быть не может.

При контакте тел с разной температурой происходит переток тепла от горячего тела к холодному до полного выравнивания температур. При этом, хотя полный запас энергии сохраняется, качество ее понижается.

Известно еще со времен Карно, что, имея горячий нагреватель и холодильник, можно построить такую машину, которая позволит часть избыточной (по сравнению с холодильником) тепловой энергии нагревателя перевести в полезную работу, причем эта часть тем меньше, чем меньше разность температур. После выравнивания температур этого сделать уже нельзя.

Качество энергии становится ниже. Различие температур разных тел — это тоже элемент упорядоченности, выравнивание температур эту упорядоченность уничтожает.

Переход потенциальной и кинетической энергии упорядоченного движения или расположения в тепло, а затем выравнивание температур — это переход системы из состояния менее вероятного в состояние более вероятное. Такие процессы протекают самопроизвольно при отсутствии внешних воздействий на систему.

Вот эту направленность всех самопроизвольно протекающих процессов в сторону увеличения вероятности состояния системы и понижения качества энергии — их необратимость — и называют иногда вторым началом термодинамики.

Второе начало термодинамики в различных формулировках было дано еще до появления понятия энтропии, о котором будет сказано ниже.

Формулировки второго начала (для краткости опуская слово «термодинамики» здесь и в дальнейшем, как это принято в физической литературе) относились первоначально к изолированным системам.

Так, немецкий физик, один из основателей термодинамики, Рудольф Клаузиус (1822-1888 гг.), утверждал,

что «теплота не может переходить сама собой от более холодного тела к более теплому».

Его английский коллега Уильям Томсон (барон Кельвин) сформулировал принцип Карно и дал такое толкование второго начала: «невозможно существование такой тепловой машины, которая производила бы путем охлаждения моря или земли механическую работу в любом количестве, вплоть до исчерпания теплоты суши и моря». (Дополнительные уточнения формулировок и сути второго начала термодинамики сделаем после введения понятия энтропия.)

Обратные процессы, переводящие систему из более вероятного состояния в менее вероятное, самопроизвольно не протекают. Такие процессы могут быть возможны только при определенном, специфически организованном подводе энергии из какого-либо внешнего источника.

С такими процессами человек познакомился с изобретением паровой машины — первой машины, для преобразования хаотического движения в организованное — именно, тепла в работу.

Как уже упоминалось, Карно доказал, что такое преобразование не может быть полным — часть тепловой энергии обязательно должна быть диссияирована, рассеяна (отдана холодильнику).

Отсюда следует еще такой кельвинский вариант формулировки второго начала термодинамики: невозможен процесс, единственным результатом которого было бы поглощение теплоты от нагревателя и полное преобразование этой теплоты в работу.

Итак, второе начало термодинамики позволяет разделить все процессы на естественные — переход работы в тепло, самопроизвольный переток тепла от горячего тела к холодному — и на противоестественные.

Далее мы рассмотрим достаточно сложные в естествознании понятия энтропии, энтальпии, негэнтропии, сво-

бодной энергии, характеризующие тепловые или термодинамические процессы, процессы обмена энергией, веществом в больших природных системах, отнеся вопросы энергетики в живых системах в раздел о концепциях и принципах биологического естествознания, (глава 9).

Знание таких понятий и процессов необходимы для понимания явлений химического и биологического типов, характеризующихся, практически на всех стадиях своего развития, самоорганизацией и эволюцией.

В некоторых случаях мы будем употреблять для иллюстрации формулы, которые нет необходимости запоминать.

Понятие энтропии (от греч. еп — в, внутри + trope — поворот, превращение) как меры внутренней неупорядоченности системы было введено Клаузиусом следующим

образом: где приращение энтропии системы

связано с увеличением количества тепла получаемого системой, а сам переход системы из одного состояния в другое происходит обратимым образом, Т — температура системы.

Любой самопроизвольно протекающий в замкнутой изолированной системе процесс должен увеличивать эту величину. Рассмотрим, например, как будет меняться эта величина при выравнивании температур в неравномерно нагретом теле.

При этом процессе некоторое количество тепла перейдет от горячей части к холодной — одна часть теряет (рассеивает), а другая приобретает одно и то же количество тепла.

Энергия системы не изменится, но горячая часть системы потеряет тепло при большей температуре Т1, чем холодная при температуре Т2 ее приобретет, и, значит, потеря энтропии горячей частью будет меньшей, чем ее увеличение в холодной — энтропия всей системы возрастет:

Энтропия кажется, и не без оснований, весьма загадочной и непривычной характеристикой состояния термодинамической системы, но на самом деле она несколько иная характеристика системы, чем энергия, и столь же полноправная.

Если энергия — это мера некоторой потенциальной возможности системы совершить полезную работу, то есть упорядоченное действие, то энтропия — это мера качества энергии, то есть реальной способности ее произвести работу без привлечения внешнего воздействия.

Энтропия возрастает при рассеянии энергии, при возрастании неупорядоченности системы, при возрастании хаоса.

Статистическое определение энтропии было дано впервые австрийским физиком Людвигом Больцманом (1844-1906 гг.). Он связал энтропию системы с вероятностью макроскопического состояния системы , где k — так называемая постоянная Больцмана, равная отношению универсальной газовой постоянной R к числу Авогадро NA.

Величина IV представляет собой число способов, которыми можно осуществить (создать, организовать) данную систему, и эта величина определяет вероятность реального ее осуществления (организации).

Любая упорядоченность, возникающая в системе, ограничивает число ее возможных конфигураций, уменьшает вероятность ее существования в таком виде и энтропию.

Перемешивание, пространственное выравнивание концентраций увеличивает число вариантов взаиморасположений конкретных молекул, обеспечивающих данную конфигурацию, а увеличение температуры или выравнивание ее увеличивает число вариантов распределения энергии между частицами системы (молекулами), обеспечивающих данную среднюю энергию.

Обратимся теперь, кратко, к понятиям замкнутых систем (которые могут обмениваться с окружающей средой энергией, но не веществом) и открытых систем (могут об-

мениваться и энергией и веществом), чтобы завершить формулирование еще некоторых понятий термодинамики.

Для замкнутых систем, находящихся в условиях постоянства температуры и объема, закон возрастания энтропии переходит в закон уменьшения свободной энергии F Гельмгольца, которая определяется равной следующей величине F = E—TS, где Е — полная энергия.

В случае же постоянных температур и давления, закон возрастания энтропии переходит в закон убывания свободной энергии Гиббса Ф: Ф = Н—TS, где Н — так называемая энтальпия (от греч. enthalpo — нагреваю), функция независимых переменных — давления и энтропии, однозначно определяющая состояние физической системы. Энтальпия иначе также называется термодинамическим потенциалом.

Для открытых систем переходят к локальной формулировке второго начала термодинамики. Тогда общее изменение энтропии открытой системы DS представляют в виде суммы двух слагаемых: , где —

изменение энтропии, обусловленное внутренними (internal) процессами в системе; — изменение энтропии системы, обусловленное внешними (external) причинами — контактом со средой. Скорость изменения энтропии отнесенная к единице объема системы, называется производством энтропии s.

Локальная формулировка второго начала утверждает, что производство энтропии всегда положительно. На более сильном утверждении о минимуме производства энтропии, Илья Пригожин основал теорию диссипативных структур, одну из современных теорий самоорганизации, наряду с синергетикой, теорией катастроф, автопоэзиса, теорией сложности и др.

Эрвин Шредингер, один из основателей квантовой механики и квантового естествознания, занявшийся впоследствии проблемой жизни, установил, что живые организмы отдают энтропию внешней среде, т. е. тем самым поддерживают свой гомеостаз за счет поглощения отрицательной энтропии — негэнтропии, как ее назвал французский физик Леон Бриллюэн.

Второе начало термодинамики как утверждение в формулировке Клаузиуса — необратимые процессы в изолированных системах всегда идут с возрастанием энтропии — сообщает нам о том, что все самопроизвольно протекающие процессы в замкнутой (изолированной) системе ведут к увеличению беспорядка, к возрастанию хаоса и к снижению качества энергии. То есть самопроизвольно протекающие процессы ведут к разрушению всех структур и затуханию всех процессов (которые тоже можно трактовать как «структуры», но не в пространстве, а во времени).

Поскольку Вселенную в целом мы должны рассматривать как изолированную систему (по отношении к ней нет никакой «внешней среды»), то наш мир должен непрерывно деградировать.

Наблюдения говорят, что так и происходит: основные источники высокотемпературной (достаточно высокого качества) тепловой энергии непрерывно ее рассеивают и, в конце-концов, остывают, то есть выравнивают свою температуру с температурой межгалактической среды (которая равна в настоящее время приблизительно 2,73 К — это температура так называемого реликтового излучения (см. главу 6)). Если бы Вселенная существовала вечно, она давно уже была бы мертвой. Однако она жива, и даже более того, мы видим, что сложность ее все увеличивается, во всяком случае, сложность увеличивается в нашей маленькой области ее — на нашей планете Земля.

В свое время Клаузиус высказал идею о неизбежной тепловой смерти Вселенной, чем весьма шокировал своих современников. А раз у Вселенной неизбежен конец, значит, должно было быть и начало.

Против этого тогда восстали материалисты, ибо они не могли представить себе начало иначе, как в виде акта божественного творения, причем творения Вселенной сразу такой, какая она есть сейчас, точнее, даже более сложной, дифференцированной (ведь по Клаузи-усу, все может только выравниваться и упрощаться).

Поэтому они говорили уклончиво: второе начало термодинамики, конечно, верно в нашей части Вселенной, где температуры выравниваются, а энергия рассеивается, но, очевидно, во всей бесконечной Вселенной это не так.

Сейчас мы знаем, что начало нашего мира, Вселенной, точнее, Метагалактики, по-видимому, действительно было, пусть достаточно загадочное (гипотеза Большого взрыва), но вполне материалистическое, и об этом будет рассказано в главе 6.

Понятие энтропии используется также в разрешении проблемы жизни, в которой оперируют ее отрицательными величинами, так называемой негэнтропией, в теории информации, в которой она характеризует меру неопределенности ситуации, в теориях самоорганизации, таких как синергетика, диссипативные структуры и др.

Резюме и вопросы для обсуждения

  1. Формулировка понятий энтропии и второго начала термодинамики в середине XIX века привела к двум проблемам, вошедшим в число центральных для всей науки и нерешенных в полном объеме до сих пор.
  2. Первая проблема, практически незатронутая в этом пункте, — это проблема обратимости во времени уравнений механи-

ки, вступающей в противоречие для неравновесных систем с временной необратимостью происходящих в них процессов.

  1. Вторая проблема связана с противоречием между вторым началом и прогрессивной эволюцией в сторону упорядочения, усложнения.
  2. Эта проблема искусственна и возникла, скорее всего, из-за непонимания природы энтропии во всей ее глубине. Оказалось, что энтропия не может служить мерой сложности и что эволюция в сторону усложнения вообще не противоречит эволюции в сторону возрастания энтропии. Полуторавековое обсуждение этой проблемы способствовало более глубокому осмыслению понятия энтропия.
  3. И последнее обсуждение этой проблемы в свое время стимулировало создание синергетики, поднявшей теорию самоорганизации на новый уровень.

Источник: https://allinweb.ru/natural-sciences/23550/

Формы и качество энергии

Качество энергии

Энергия существует во многих формах и видах: солнечная, тепловая, хими- ческая, электрическая, атомная, энергия ветра, воды и др. Формы энергии различны по способности производить полезную работу. Энергия слабого ветра, прибоя, маломощных геотермальных источников может произвести небольшое количество работы.

Концентрированные формы энергии (нефть, уголь и др.) обладают высоким рабочим потенциалом. Энергия солнечного света по сравнению с энергией ископаемого топлива обладает низкой работоспособностью, а по сравнению с рассеянной низкотемпературной теплотой – высокой.

Качество энергии, сконцентрированной в биомассе растений, животных, топливе, отличается от качества рассеянной тепловой энергии.

Качество энергии характеризует ее способность совершать работу, т. е. ее эксергию (гр. ех – высшая степень, ergon – работа).

Эксергия – это максимальная работа, которую совершает термодинамическая система при переходе из данного состояния в состояние физического равновесия с окружающей средой.

Эксергией называют полезную долю участвующей в каком-то процессе энергии, величина которой определяется степенью отличия какого-то параметра системы от его значения в окружающей среде.

В природе показателем качества энергии может служить количество калорий солнечного света, которое должно рассеяться, чтобы образовалась 1 калория более высококачественной формы энергии.

Преобразование солнечного света в пищевой цепи, или цепи генерации электричества, или другой цепи превращений всегда сопровождается уменьшением количества и повышением качества аккумулированной на каждом этапе энергии (рис. 3.2, 3.3).

Рисунок 3.2- Изменение количества и качества энергии в пищевой цепи (по Ю. Одуму)

На рис. 3.2 показано, что количество энергии, поступающей от Солнца, на каждом последующем уровне снижается, но качество ее возрастает.

Чтобы образовалась 1 ккал биомассы растения, требуется приблизительно в 10 раз меньше килокалорий солнечного света, чем для образования 1 ккал биомассы растительноядного животного.

Способность совершать работу единицы биомассы животного в соответствующее число раз выше, чем такой же биомассы растений.

Рисунок 3.3- Изменение количества и качества энергии в цепи генерации электричества (по Ю. Одуму)

Рабочий потенциал электрической энергии также во много раз выше рабочего потенциала древесины (рис. 3.3). В сущности, качество энергии измеряется длиной пути, пройденного ею от Солнца.

Использование энергии в биосфере определяется количественным распределением и ее качеством. Солнечный свет падает на планету с энергией

2 кал*см -2мин -1 (солнечная постоянная), но, проходя через атмосферу, он ослабляется, и даже в ясный летний день до поверхности Земли доходит не более 67 %, т. е. 1,34кал*см -2мин -1 .

Судьба солнечной энергии в биосфере такова: отражается 30 %, превращается в теплоту 46 %, расходуется на испарение воды, осадки 23 %, преобразуется в энергию ветра, волн, течений 0,2 %, идет на фотосинтез 0,8 -1,0%.

Клетки растений, связывая на свету СО2 и Н2О, образуют гидраты углерода (СН2О) – строительные блоки органических веществ, обладающие высокой эксергией, а экспортируемая в космическое пространство рассеянная энергия снижает свою эксергию. Под воздействием определенных условий (температуры, давления и др.

) в течение тысяч и миллионов лет органические вещества превращались в торф, уголь, нефть, т. е. энергия накапливалась в виде ископаемого топлива. В XX веке эти запасы интенсивно эксплуатировались для обеспечения жизни искусственных систем, созданных человеком: городов, заводов, машин, автомобилей и т. п.

Уже сейчас в поисках новых месторождений топлива мы все глубже вгрызаемся в землю, уходим в море. Поэтому освоение таких ресурсов становится все более дорогостоящим. Огромная работа, выполняемая биосферой (сохранение и развитие жизни, накопление горючих ископаемых и др.

) за счет небольшого количества (0,8 %) сконцентрированной растениями солнечной энергии, объясняется высокой эксергией аккумулированной части энергии.

В эпоху открытий новых источников ископаемого топлива большинство людей не понимают, что концентрированная энергия, необходимая для поддержания жизнедеятельности городов и всего общества, потребует рано или поздно разработки способов концентрации энергии. Энергия высокой концентрации совершает больший объем работы, управляет большим числом процессов. Чтобы сконцентрировать энергию, разные виды ее должны взаимодействовать.

Но, пока недостаточно разработаны технологии концентрации энергии, возможно использовать и низкокачественную энергию для «низкокачественных работ»; например, солнечную энергию для отопления зданий.

При разработке будущей стратегии в стране и в мире в целом необходимо руководствоваться важнейшим принципом – использовать энергию такого качества, которое соответствует выполняемой работе.

Горючие ископаемые должны идти в основном на поддержание механизмов, требующих высококачественной энергии (самолетов, автомобилей и др.); не следует их тратить в котельных и печах там, где обогревать дома может Солнце. Запасы нефти и угля сохранятся дольше и позволят выиграть время для разработки технологий получения высококачественной энергии.

Важным показателем эффективности использования энергии является отношение количества энергии на выходе системы ко всей энергии на входе.

Мы привыкли отождествлять энергию, затрачиваемую в процессе производства, с энергией топлива, или электроэнергией, забывая об энергии человеческого труда и использованных материалов.

На самом деле энергия, затраченная на добычу, производство, обработку и перевозку топлива, может превышать энергию, получаемую при сжигании этого топлива. Очевидно, что энергетические затраты на движение автомобиля гораздо больше, чем затраты на бензин.

Они включают в себя энергию, затраченную на производство автомобиля, запасных частей, обучение шофера и подготовку ремонтных рабочих, на создание автомобильных дорог и другие работы.

В экономике также следует исходить из понятий полезной энергии. Энергоэффективность должна рассчитываться как отношение энергии, воплощенной в продукции, ко всем затратам энергии. Большинство достижений экономики основано на применении многих скрытых косвенных интеллектуальных или дополнительных форм энергии, которые часто не учитываются при оценках стоимости продукции.

Необходимо разрабатывать меры по сохранению как количества, так и качества энергии.

Дата добавления: 2018-11-25; просмотров: 177; ЗАКАЗАТЬ НАПИСАНИЕ РАБОТЫ

ПОСМОТРЕТЬ ЁЩЕ:

Источник: https://helpiks.org/9-55004.html

Качество электроэнергии: что это такое, основные показатели

Качество энергии

В типовом договоре энергоснабжения детально прописаны обязательства поставщика. Одно из них касается показателей качества электроэнергии.

Будет полезным узнать, что конкретно подразумевается под этим термином, о каких показателях идет речь, а также получить информацию о действующих нормативных документах.

Эти сведения позволят грамотно составить претензию к поставщику, если качество электроэнергии не отвечает установленным требованиям стандарта ГОСТ.

Что такое качество электроэнергии?

Для каждого типа электрической сети установлены определенные характеристики (параметры качества). Соответствие между ними и действительными значениями определяет качество электрической энергии.

Изменения ПКЭ могут возникнуть вследствие потерь электроэнергии при передаче на расстояние, увеличением потребляемой нагрузки, электромагнитных явлений и т.д.

Для оценки качества электричества осуществляются замеры основных показателей КЭ. Подробно они расписаны в нормах ГОСТа 13109-97, а также в его новой редакции 13109 99, приведем выдержки с кратким описанием каждого показателя.

Основные показатели качества электроэнергии

Поскольку идеального соответствия номинальным параметрам добиться невозможно, в нормировании показателей предусмотрены отклонения. Они могут быть допустимыми и предельно допустимыми. Ниже перечислены основные показатели качества и указаны приемлемые нормы для каждого из них

Отклонение напряжения

Данный показатель определяется при помощи специального коэффициента, характеризующего установившиеся отклонения  по отношению к номинальным. Для расчета используется следующая формула: δUуст = 100% * (Uт — Uн)/Uн , где Uт – текущий показатель , Uн – номинальный. Измерения показателей качества производится на приемниках электроэнергии. Осцилограмма данного процесса представлена ниже.

Рис. 1. Установившееся отклонение и колебания напряжения

Такие отклонения качества характерны при существенных изменениях нагрузки или больших потерях в процессе передачи электроэнергии. Допустимыми считаются показатели при Uуст не более 5,0%, предельно допустимые – 10,0%.

Колебания напряжения

Данный параметр характеризует временные отклонения амплитуды колебаний электротока. Осцилограмма процесса представлена на рисунке 1. Это составной параметр качества электроэнергии, поскольку для характеристики колебаний напряжения необходимо учитывать:

  • размах изменений;
  • дозу колебаний (частоту повторений) ;
  • длительность отклонений.

Для первых двух пунктов необходимо дать небольшие пояснения.

Размах изменения напряжения.

Данный параметр качества электроэнергии описывается разностью между максимальными и минимальными отклонениями. Коэффициент размаха определяется следующей формулой: (UPmax — UPmin)/Uном , где  UPmax – максимальная величина размаха,  UPmin – минимальная, Uном – номинальное значение. Допустимое значение для коэффициента размаха – не более 10%.

Доза колебаний напряжения.

Данный критерий служит для описания частоты, с которой происходят отклонения. Следует учитывать, что если временной период между колебаниями меньше 30,0 миллисекунд, то их необходимо рассматривать как одно отклонение.

Для расчета используется следующее выражение: Fповт = m/T , при этом m определяет количество изменений за определенный временной период измерений – Т, равный 10-ти минутам. Нормы этого показателя напрямую связаны с дозой фликера, она будет описана ниже.

Отклонение частоты

В системах общего назначения для этого параметра установлено значение 50,0 Гц. Нормы стандарта допускают увеличение или уменьшение частоты на 2,0% или 4,0% (допустимые и предельные показатели, соответственно). Превышение допустимых отклонений частоты приводит выходу из строя импульсных БП, сбоям в работе электрогенераторов.

Доза фликера

Данный параметр описывает влияние на человека, производимое мерцанием источников света по причине изменения амплитуды электротока. Измерения производятся при помощи специальных приборов, определяющих допустимое мерцание.

Коэффициент временного перенапряжения

Эта характеристика определяет насколько текущая амплитуда выше предельно допустимого порога. Такие отклонения характерны при КЗ или коммутационных процессах. Случайный характер отклонений не позволяет нормировать показатель, но собранная статистика используется при определении качества электроэнергии однофазной или трехфазной сети.

Осцилограмма перенапряжения и провала напряжения

Провал напряжения

Под этим параметром подразумевается значительное снижение амплитуды (более 10,0% от номинального), с последующим восстановлением. Причиной провалов напряжения может быть КЗ, резкое увеличение нагрузки.

Характеристики для данного показателя качества электроэнергии описываются следующими составляющими:

  • Глубина «проседания» напряжения, в некоторых случаях она может стремиться к нулю.
  • Количеством отклонений за определенный промежуток времени.
  • Продолжительностью.

Последнее требует пояснения.

Длительность провала напряжения.

По этому критерию можно судить как о качестве, так и надежности электроснабжения. «Проседание» с минимальной продолжительностью может не вызвать сбоев в работе электрических и электронных устройств.

При длительности в несколько секунд, велика вероятность отключения оборудования с электрическими или электронными схемами управления.

Помимо этого возрастает реактивная составляющая электродвигателей, что приводит к снижению коэффициента мощности.

В связи со случайной природой явления, его нормирование не предусмотрено.

Импульсное напряжение

Проявляется в виде краткосрочного (до 10-ти миллисекунд) увеличения амплитуды электроэнергии. Вызвать такой резкий скачок могут коммутационные процессы или грозовые разряды. Поскольку такие состояния сети носят случайный характер, нормирование импульсов не предусмотрено.

Импульс высокого напряжения

Для описания высокочастотных импульсов используются следующие характеристики:

  • Параметр максимальной амплитуды. В сетях до 1-го кВ, при прямом попадании разряда молнии, амплитуда выброса может достигать 6-ти кВ.
  • Длительность. Продолжительность высокоамплитудного (грозового) импульса, как правило, не превышает нескольких миллисекунд.

Несимметрия напряжений в трехфазной системе

К такому явному ухудшению качества электроэнергии может привести неправильно распределенная нагрузка между фазами одной цепи, КЗ на землю, обрыв нейтрали, подсоединение потребителя с несимметричной нагрузкой.

Характерный перекос фаз

В связи с этим установлено требование, согласно которому разница нагрузки между фазами одной цепи не должна быть более 30,0% в пределах одного электрощита и 15,0% в начальной точке питающей линии.

Для определения показателей несимметрии используются коэффициенты нулевой и обратной последовательностей. Первый рассчитывается по формуле: Кнп =  100% * Uнп / Uном, второй: Коп = 100% * Uоп / Uном, где Uнп – амплитуда нулевой последовательности, Uоп — обратной.

Согласно установленным нормам регулирования напряжения в сетях до 1-го кВ значение Uнп и Uоп должны быть не более 2% и 4% (допустимое и предельное значения).

Несинусоидальность формы кривой напряжения

Данный вид некачественной электроэнергии связан с наличием сторонних гармоник. Чем выше частотность паразитной составляющей, тем больше величина искажения. Это видно если сравнить гармонику тока высокого (см. рис. 5) и третьего порядка (рис. 6).

Рис 5. Гармоника высокого порядка

Причина такого отклонения – подключение к сети потребителя с нелинейной ВАХ. Характерный пример – преобразователь на тиристорах.

Рис. 6. Гармоника третьего порядка

Для описания данного отклонения от качественных показателей используется коэффициент синусоидальных искажений, который определяется формулой Kи = ⎷∑UN2 / Uном * 100%, где U – амплитуда гармоник.

Допустимые и предельно допустимые нормы, характеризующие качественную или некачественную электроэнергию для различных сетей, приведены в таблице ниже.

Допустимые коэффициент искажения синусоидальности для различных электросетей

Как проверить и измерить качество электрической энергии?

Прежде, чем приступать к измерениям, определяющим качество электрсети, следует принять во внимание, что ПКЭ должны быть зафиксированы представителями поставщика электроэнергии. По результатам проверки составляется акт, на основании которого можно предъявлять претензию.

Для проверки всех характеристик электроэнергии на соответствие требованиям ГОСТ 53144-2013, ГОСТ Р 54149-2010 и другим нормативным документам, потребуется специальная измерительная техника. Но часть основных показателей можно измерить, используя обычный мультиметр или определить несоответствие по косвенным признакам.

Как самостоятельно выявить снижение качества электроэнергии?

Перечислим показатели, которые можно проверить, используя мультиметр в режиме измерения переменного напряжения:

  1. Устоявшееся отклонение.
  2. Перенапряжение (включая перекос фаз).
  3. Провалы.

Второй и третий пункт довольно условны, длительность искажения может быть недостаточной для реакции прибора, а перепады напряжения будет сложно отличить от перенапряжений и провалов.

К косвенным методам определения качества электроэнергии относится анализ состояния сети по работе лампы с нитью накала. Слишком яркое свечение укажет на повышенное напряжение, тусклое – будет свидетельствовать о «проседании», мигание засвидетельствует перепады.

Нехарактерная работа электрооборудования также свидетельствует о недостаточном качестве электроэнергии. Например, компрессор холодильника постоянно функционирует, нестабильная работа электроники, самопроизвольное отключение бытовой техники, все это указывает на недостаточное напряжение в бытовой сети. Превышение напряжения вызовет срабатывание реле защиты, если оно было установлено.

Источник: https://www.asutpp.ru/kachestvo-jelektrojenergii.html

Требования к электроснабжению по качеству электроэнергии

Качество энергии

Системы электроснабжения общего назначения должны обеспечивать следующее критерии:

  • экономичность;
  • надежность электроснабжения;
  • безопасность и удобство эксплуатации;
  • качество электрической энергии;
  • гибкость системы (возможность дальнейшего развития);
  • максимальное приближение источников питания (центров питания) к электроустановкам потребителей.

Обеспечение перечисленных критериев является основной задачей сетевого предприятия. Технологический процесс передачи электрической энергии устроен так, что данные критерии взаимосвязаны. При этом каждый из перечисленных критериев влияет на значение технических потерь электроэнергии, а как следствие, на экономичность системы электроснабжения общего назначения.

При подробном рассмотрении перечисленных критериев появляется следующая структура взаимозависимости данных критериев:

  • надежность электроснабжения в основном характеризуется количеством отключений, связанных с работой основного оборудования электрических сетей. Процесс отключения электрических нагрузок является причиной возникновения переходных процессов, происходящих в электрических сетях до установления в сетях «установившегося режима» работы электрических сетей. В процессе прохождения переходных процессов, связанных с отключениями в электрически ближайших электрических сетях, могут возникать кратковременные колебания напряжения, в том числе возникновение такого эффекта, как доза фликера. В результате отключения электрических нагрузок возникает «недоотпуск» электрической энергии, что соответственно является прямыми экономическими потерями сетевого предприятия. Также восстановление электроснабжения ранее отключенных потребителей может быть сопряжено с дополнительными затратами на обслуживание основного оборудования электрических сетей;
  • безопасность и удобство эксплуатации. Безопасность зависит от применяемого оборудования, поддержания его в работоспособном состоянии, организации системы эксплуатационного обслуживания, построения электрической сети, исключающего постороннее вмешательство. Удобство эксплуатации сетей определяет уровень технической эстетики и эргономики эксплуатируемой техники, применение передовых приемов и методов труда, предотвращающих ошибочные и неквалифицированные действия обслуживающего персонала, использование необслуживаемого и малообслуживаемого оборудования;
  • гибкость системы (возможность дальнейшего развития) электроснабжения общего назначения определяется:

° необходимо достаточным запасом пропускной способности линий электропередачи; ° необходимо достаточным запасом мощности центров питания электрических сетей; ° возможностью передачи дополнительной мощности из других сетевых районов, источников питания; ° централизованной технической политикой по техническому развитию электрических сетей;

° длительностью сроков проведения реконструкций и нового строительства при присоединении новых потребителей электрической энергии;

  • максимальное приближение источников питания (центров питания) к электроустановкам потребителей позволит сетевым компаниям существенно снизить технические потери электроэнергии в электрических сетях и увеличить техническую возможность по регулированию уровней напряжения на зажимах электроприемников потребителей. Изменение топологии электрических сетей в целях максимального приближения центров питания к электроустановкам потребителей необходимо производить на основе техникоэкономического сравнения нескольких вариантов. Решения по изменению топологии электрических сетей должны приниматься с учетом следующих критериев:

° экономическая целесообразность (стоимость проектноизыскательских работ, топографические особенности района, в котором планируется разместить объекты электрических сетей (линии электропередачи и центры питания), стоимость капитального строительства новых или реконструируемых объектов электрических сетей, срок окупаемости капитальных вложений и т. д.;
° безопасность и удобство эксплуатации;

  • качество электроэнергии характеризуется параметрами электрической энергии в соответствии с ГОСТ 13109—97. Качество потребляемой электроэнергии влияет также и на работу средств учета.

Современные мощные нагрузки являются нестабильными, нелинейными и несимметричными, что приводит к искажениям в системах электроснабжения при транспорте электроэнергии, вызывает колебания, несинусоидальность (появление высших гармоник) и несимметрию в упомянутых трехфазных системах напряжений и токов, и, как следствие, значительные, до 20 %, погрешности учета электроэнергии.

Анализ стандартов вида общих технических условий (ОТУ) на счетчики электрической энергии (МЭК 1036—90 и МЭК 687—92), другой имеющейся нормативной документации (далее НД) показывает, что для всех внесенных к настоящему времени в Госреестр СИ и допущенных к применению в стране счетчиков электрической энергии промышленной частоты (50 Гц), как электронных, так и индукционных, в том числе эталонных:

а) отсутствует нормирование в НД дополнительных погрешностей, вызванных влиянием установленных ГОСТ 1310997 показателей качества электрической энергии, фактически — характеристик качества напряжения промышленной частоты:

  • размаха изменений напряжения 8 Ц; • коэффициентов несимметрии напряжений по обратной К2и и нулевой последовательностям; • искажения синусоидальности кривой напряжения;• nй гармонической составляющей Ки напряжения, а также соответствующих характеристик качества тока промышленной частоты (для которых нормы в настоящее время в НД отсутствуют);

б) не установлены методы испытаний на воздействие большинства указанных влияющих величин, а установленные методы таких испытаний являются недостоверными.

В 1996 г. в стандарт МЭК 1036 были внесены существенные изменения, связанные с установлением некоторых дополнительных погрешностей электронных счетчиков, вызванных влиянием упомянутых характеристик качества напряжения и тока промышленной частоты, а также соответствующих методов испытаний на воздействие указанных влияющих величин.

Стандарт МЭК 1036—96 устанавливает для электронных счетчиков активной энергии целый ряд вызванных влиянием характеристик качества напряжения и тока промышленной частоты дополнительных погрешностей, которые приводят к значительному (по оценкам — в 10 раз и более) увеличению суммарной (результирующей) погрешности некоторых электронных счетчиков электрической энергии промышленной частоты при учете электроэнергии в энергосистемах в условиях реальной электромагнитной обстановки и качества электрической энергии.

В результате изменения некоторых показателей качества электроэнергии в указанных пределах могут возникнуть погрешности измерений счетчиков активной мощности, представленные в табл. 3.

В табл. 4 приведены свойства электроэнергии, показатели и наиболее вероятные виновники ухудшения ее качества.

Показатели качества электроэнергии в случае, когда наиболее вероятным виновником ухудшения качества электрической энергии является электросетевая организация:

  • установившееся отклонение напряжения б Uy;
  • отклонение частоты Д/;
  • длительность провала напряжения Д/п;
  • импульсное напряжение (7ИМП;
  • коэффициент временного перенапряжения

Установившееся отклонение напряжения 8Uy отражает значение технических потерь электроэнергии в электрических сетях. Получим данную зависимость расчетным путем. Рассмотрим простейшую электрическую сеть с источником питания (центром питания), линией электропередачи и электроустановкой потребителя, представленную на рис. 7.

В соответствии с законом Ома ток нагрузки

Для упрощения выводов примем, что коэффициент мощности равен 1.

В рассматриваемом случае постоянными являются длина линии электропередачи L и удельное активное сопротивление проводника линии RQ.

На основании этого можно сделать вывод, что потери электроэнергии квадратично зависят от потерь напряжения. Именно поэтому для сетевых организаций важно поддерживать соответствующий уровень напряжения в центрах питания, в целях снижения технических потерь электрической энергии. В свою очередь, технические потери напрямую влияют на экономичность систем электроснабжения.

Рассмотрим вариант трехфазной сети напряжением 0,38 кВ с несимметричной нагрузкой (рис. 8).

Из представленной векторной диаграммы видно, как изменяется уравнительный ток при несимметричной нагрузке в трехфазной сети напряжением 0,38 кВ.

Значение уравнительного тока является прямым показателем потерь электроэнергии в электрических сетях при подключении к ним несимметричной нагрузки. На основании этого следует вы

вод, что сетевым организациям по мере возможности необходимо контролировать и своевременно симметрировать нагрузки в линиях электропередачи 0,38 кВ, это значительно снижает технические потери электроэнергии в данных сетях.

Импульс напряжения характеризуется показателем импульсного напряжения.

На рис. 9 представлен пример электрической сети общего назначения. Формы грозовых импульсов, характерные для данных точек, показаны на рис. 10—12.

Значения грозовых импульсных напряжений в точках электрической сети приведены в табл. 5.

Значения коммутационных импульсных напряжений при их длительности на уровне 0,5 амплитуды импульса, равной 1000 — 5000 мкс, приведены ниже:

Вероятность превышения указанных в табл. 5 значений коммутационных импульсных напряжений составляет не более 5 %, а значений грозовых импульсных напряжений — не более 10 % для

воздушных линий с металлическими и железобетонными опорами и 20 % — для воздушных линий с деревянными опорами.

Грозовые импульсные напряжения в электрической сети потребителя могут превышать указанные выше значения за счет грозовых поражений в самой сети потребителя, за счет отражений и преломлений грозовых импульсов в сети потребителя и частично — за счет разброса параметров грозовых импульсов.

Коэффициент временного перенапряжения KnepU в точках присоединения электрической сети общего назначения в зависимости от длительности временных перенапряжений не превышает значений, указанных ниже:
Длительность временного перенапряжения Л/перу, с, не более. . . 1 20 60
Коэффициент временного перенапряжения Хперу, отн. ед. . . 1,47 1,31 1,15

В среднем за год в точке присоединения возможны около 30 временных перенапряжений.

При обрыве нулевого проводника в трехфазных электрических сетях напряжением до 1 кВ, работающих с глухозаземленной нейтралью, возникают временные перенапряжения между фазой и землей. Уровень таких перенапряжений при значительной несим метрии фазных нагрузок может достигать значений междуфазно го напряжения, а длительность — нескольких часов.

Источник: https://pue8.ru/kachestvo-elektroenergii/obshhie-trebovaniya-k-sistemam-elektrosnabzheniya-po-obespecheniyu-kachestva-elektroenergii.html

���������� �������� �������������� � ������������� �����

Качество энергии

� ������������ � ���� 13109-87 ��������� �������� � �������������� ���������� �������� ��������������.

� �������� ����������� �������� ��������������, ������������ �������� ������������� �������, ������� ������������� �� ��������, ���������:

1) ���������� ���������� (δU, %);

2) ������ ��������� ���������� (δUt, %);

3) ���� ��������� ���������� (ψ, %);

4) ����������� ������������������ ������ ���������� (k��U, %);

5) ����������� n-� ������������� ������������ ���������� ��������� (�������) ������� (kU(n), %);

6) ����������� �������� ������������������ ���������� (k2U, %);

7) ����������� ������� ������������������ ���������� (k0U, %);

8) ������������ ������� ���������� (Δt��, �);

9) ���������� ���������� (U���, �, ��);

10) ���������� ������� (Δf, ��).

�������������� ���������� �������� ��������������, �������������� ����� ����� ������ �������� ����������� �������� �������������� � ������������ � ������ ����������-����������� ����������:

1) ����������� ����������� ��������� ���������� (k���);

2) ����������� ��������� ����������� ���������� (k���.�);

3) ����������� ��������� ������ ���������� (k���.�).

������� ���������� �������� ��������� ����������� �������� ��������������, ��������� ��� �� ����������� � ������� ����������. � ������� 95% ������� ����� (22,8 �) ���������� �������� �������������� �� ������ �������� �� ������� ��������� ���������� ��������, � � ������� ����� �������, ������� �������������� ������, ��� ������ ���������� � �������� ����������� ���������� ��������.

�������� �������� �������������� � ����������� ������ ������������� ����� �������������� ���������� ����������� ������������� �����. ��� ���� ������������ ��������� ���������� �������� �������������� ������ ���������� �� ����� �����.

���������� ����������

���������� ���������� ��� ���� �� ����� ������ ����������� �������� ��������������. ���������� ���������� ��������� �� �������

δUt = ((U(t) – Un)/Un) � 100%

��� U(t) – ����������� �������� ���������� ������ ������������������ �������� �������, ��� ������ ����������� �������� ���������� (��� ������������ �������������������, ������� ��� ������ 5%), � ������ ������� t, ��; Un – ����������� ����������, ��.

�������� Ut = 1/3 (UAB(1) + UBC(1) + UAC(1)), ��� UAB(1),UBC(1), UAC(1)- ����������� �������� ����������� ���������� �������� �������.

��-�� ��������� �������� �� �������, ��������� ������ ���������� � ������ �������� ���������� �������� ������� ���������� � ��������� ���� �, �������������, ������� ���������� Ut. � ���������� �����������, ��� � ��������� ������ ���� � ���� � ��� �� ������ �������, � � ����� ����� – � ������ �������, ���������� ���������� ��������.

���������� ������ ����������������� ������ ����������� �� 1 �� �������������� ��� �������, ��� ���������� ���������� �� �� ����� ����� �5% (���������� ��������) � �10% (������������ ��������). � ����� ����������� 6 – 20 �� ��������������� ������������ ���������� ���������� �10%.

��������, ������������ ������� �����������, ����� ��������������� ������������ ���������� � ������� 1,58, �������� ������ ���� – � ������� 2,0, �������� ����� – � ������� 3,61, ���� ������ ���� – � ������� – 13.57. ������ �������������� ���� �� ���������� ���������� ������� ������. ��� ���� �� ������ ���������� �� 4% ��� ���������� ���������� �� 1%.

�������� ������������ ������� ���� ���������� ��� ���������� ����������, ��� �������� � �������� ������������������ ����� ���������� � ��������� �� ������. ��� ������� ��������� ���������� �������������� ����� �� ���������� ��� ������, ��� �������� � ���������� ����� �� ������. ��� ��������� ���������� ���� ������ ���� ����������� ����� ���������.

�� ������ ���������� ������� �������� �������� ����������� ����������������� �, �������������, �� ������������������, � ����� ������������ ���������� ��������. ��������� ���������� �� �������� ������ ���������� � �������� �� �������� ����.

�������� ���������� �������� � ���������� ������������ ���������������� �������� � ������������������ � ������������� ����������, � ����� � ������������� ����������� ������ � ������������ ����� ������������� �������.

� ��������� ������ ����������� ��� ���������� ������������� ����������, ������� ���� ���������� ������������ ���������� �������� � � ������� ������� ������ �������� � �����.

�� �� ������������ ����������� ���������� ���������������� �����.

��� ����������� ���������� ���������� �� ����� ������� ���������� ���� �� �������� ��� ���������� ��������� ������������� ���������� � ������ �������. ����� � ������ ������������ �������� �������������� ����������� ���������� ���������� �� ����� ��, � � ������ ����������� �������� – ����������� ����������.

��� ���� ������ ����������� � ��� ���������� ������� ������������� ���������� � ������ ���������������� ������ ����� ��������� ������������� ����������� ����������������� ��������������� � ��������������� ���������.

� ��������� � ���������������� (� ��) � ��������� ������� �������������� ���������� ����������� ������������ � �������������� �������������� ���������, ����� ����������� � ��������� �������� ������������� ����������.

������ ��������� ����������

������ ��������� ���������� ������������ ����� �������� ����� ������������ ��� ������������ ���������� ���������� �� � ����� ���������� ��������� ���������� � ������������ �� �������

δUt = ((Ui – Ui+1)/√2U�) � 100%

��� Ui� Ui+1- �������� ��������� ���� �� ������ ����������� ��� ���������� � ��������������� ������� ��������� ����������� �������� ����������.

� �������� ��������� ���������� ������� ��������� ��������� ���������� ����� ����� � �������� ���������� �� ���� ��� � ������ (1/30 ��) �� ������ ���� � ���, ������� ������� �������� ��������� ���������� ����� 0,1% � ������� (��� ���� �����������) � 0,2% � ������� ��� ��������� ����������.

������� ��������� ���������� ���������� ������� ������� ������ ���������� ���������������� ��������� ������ ������� ��������� �������� �����, ������� ��������������� �����, ��������� ����������, � ����� ������� ������� ������ ���������������� ����������� �����������������, ����� �� �������� ���������� �������� ���������� ��������� ��������� �������� ��������� ���������.

����� ��������� ���������� � ������� �������, �. �. ������� ��������� ����������, ��������� �� ������� F = m/T, ��� m – ����� ��������� ���������� �� ����� �, � – ����� ����� ���������� �������� ����������.

�������� ����������, ������������� � ���������� ����������, ��������������� ������������� ������ ������ ��������. �����������, ��� ���������� ���������������� ����� � �������� ����� ��������� � ������� �������, ������ 8,7 ��.

������� ��� ���� �����������, �������������� ������� ��������� ��� ������������ ���������� �����������, ������ ���������� ����������� �� ����� 0,3%, ��� ���� ����������� � ���� – 0,4%, ��� �������������� ���� � ������ ����������������� – 0,6.

����������� ������� ��������� ��������� �� ���. 1.

���. 1. ���������� ������� ��������� ����������: 1 – ������� ��������� ������� ����������� ��� ������� ���������� ����������, 2 – ������� ����� �����������, 3 – �������������� �����

������� I ������������� ������ ������� � ������� ��������, II – ������, �����������, III – ������� �����, ������ ���������� ������, IV – ������ ��������� ������������ � �������������� ���������� ������.

��� �������� ������� ��������� ���������� � ������������� ���� ��������� ���������� ������� ���������� ������������� ���� � ������� �������� �� ������ ������� ���������������, ���������� ��������� ����������� �������� ����, � ����� ���������� ���������������� � ������������� ��������� ���������� �������� (�������� ��� �������������� �������, ��� ������� ����������� � ������� ����������� �������� ��� ��������� ��������� ���������� ��������).

���� ��������� ����������

���� ��������� ���������� ��������� ������� ��������� ���������� � � ����������� ������������� ����� �������� �� ���� �� ��������� ���������������� ���������. ��� ������������� ���������� “���� ��������� ����������” ������ ������������ ������� ��������� ���������� ����� �� �������������, ��� ��� ��������������� ���������� ���������������.

���� ��������� ���������� ����� ������������ ����� ������������ �������������� ��������� ����������, ���������� � �������� ��������������� �� ������������� ������ ������� ����������� ��-�� ������� ����� � ��������� ������ �� 0,5 �� 0,25 ��.

���������� ������������ �������� ���� ��������� ���������� (ψ, (%)2) � ������������� ����, � ������� �������������� ������������� ���������, �� ������ ������������: 0,018 – � ������� ����������� � ����������, ��� ��������� ������������ ���������� ����������; 0,034 – � ������� ����������� �� ���� ������ ����������; 0,079 – � ��������������� �������.

����������� ������������������ ������ ����������

��� ������ � ��� ������ �������������� � ������������������ ���������, � ����� ������� ����� � ��������� ��� ������, �. �. ���������� ���������, ���������� ��������� ������ ���� � ����������.

���������������� ������ ���� � ���������� ������������ ����� ������������� ���������, ������� ��������� ������� (������������ ������� – ��� ������ ���������, ��� ��������� �� ��������� � ��� – ������ ���������).

������ ��������� � ������� ���������������� �������� �������������� ������ �������, ��������� ���� ������ ���������� �������������� �������, ����������������� � ���������������, �������� � ���������� ��� ������� �������� ������ � ������������, � ����� ������������ ��������������� � ����������� ����������� � �. �.

���������� ������ �������� � ������������� ���� ��������������� ������������� ������������������ ������ ���������� k��U ������� ������������ �� ���������

��� N – ������� ��������� �� ����������� ������������� ������������, Un – ����������� �������� n-� (n = 2, … N) ������������� ������������ ����������, ��.

���������� � ������������ ���������� �������� k��U �� ������ �������������� ���������: � ������������� ���� ����������� �� 1 �� – 5 � 10%, � ������������� ���� 6 – 20 �� – 4 � 8%, � ������������� ���� 35 �� – 3 � 6%, � ������������� ���� 110 �� � ���� 2 � 4%.

��� �������� ������ �������� ����������� ������� �������, �������������� ����� ���������������� ���������� ������������ � ���������� �������������, ����������� � �������� �� ������������ ���������. � ����� ���������� �������� ������ ������ ��������� ������������������ ��������� � ������� ������ ���.

����������� n-� ������������� ������������ ���������� ��������� (�������) �������

����������� n-� ������������� ������������ ���������� ��������� (�������) ������� ������������ ����� ��������� ������������ �������� n-� ������������� ������������ ���������� � ������������ �������� ���������� �������� �������, �. �. kU(n) = (Un/U�) � 100%

�� �������� ������������ kU(n) ������������ ������ n-� ������������� ������������, �� ���������� ������� ������ ���� ���������� ��������������� ������� �������.

���������� � ������������ ���������� �������� �� ������ �������������� ���������: � ������������� ���� ����������� �� 1 �� – 3 � 6%, � ������������� ���� 6 – 20 �� 2,5 � 5%, � ������������� ���� 35 �� – 2 � 4 %, � ������������� ���� 110 �� � ���� 1 � 2 %.

����������� ����������

����������� ���������� ��������� ��-�� �������� ���������� �����������������.

��� ��� ����������������� ���� ����������� ���� 1 �� �������� � ������������� ��� ���������������� ���������, �� ����������� ���������� ����������� ���������� ���������� �������� ������������������.

����������� ����������� � ���� ����������� �������� � ������ ���������� � ��������������� ������������� �������� ������������������ ����������:

k2U = (U2(1)/U�) � 100%,

��� U2(1) – ����������� �������� ���������� �������� ������������������ �������� ������� ���������� ������� ����������, ��. �������� �������� U2(1) ����� �������� ���������� ���� ���������� �������� �������, �. �. U�(1), UB(1), UC(1). �����

��� y�, yB � yC – ������������ ��� �, B � C ���������.

� ����� ����������� ���� 1 �� ����������� ���������� ����������� � �������� ��-�� ���������� ������������������ ��������� (������� ����� ���������� ��������, ����� �������������, ������������ ��������� �����, ��������� ���������������� ��������� � ��.

������� ���������� �������� ������������������ �������� � ��������������� ������� ������� ����������� ���������� ����������� � ���������� �� ��������, � ��������������� ������� ����������������� � ������� ���������� ����� ������ �� ��������, �������� ���������� ��������, ������������ �������� ��������������, ��������������� ������� ����� � ���������������? ���������� ���������� ������ ������������ �������� ������ � � �.

�� ������� ������������� ���������������� ��������� ���������� ����������� ����������� ����� 2%, � ����������� ���������� – 4%.

������� ����������� ����������� ����������� ��� ������� ���������� ����������������� �� ��������� ���������������, � ����� ��� ���������� ����������� � ������������� �������������� ���������, �������������� ������������� ��� �������� ������������������, ������������ ����������� ����������.

� ���������������� ����� ����������� �� 1 �� �����������, ������������� ����������� �����������, ������������� � ������ �����������, �������������� ������������ ���� � ������� ������� �, �������������, ���������� ���������� ������� ������������������.

����������� ������� ������������������ ���������� k0U = (U0(1)/U�.�.) � 100%,

��� U0(1) -����������� �������� ���������� ������� ������������������ �������� �������, ��; U�.�. – ����������� �������� ������� ����������, ��.

�������� U0(1) ������������ ���������� ���� ������ ���������� �������� �������, �. �.

��� �A, �B, �C, yO – ������������ ��� �, �, � ��������� � ������������ �������� �������; UA(1), UB(1), UC(1)- ����������� �������� ������ ����������.

���������� �������� U0(1) �������������� ������������, �������������� � ���������� ����������, ������� ��������������� ������������� ������� ������������������, ������ 2% � �������� ����������� ������ � 4% ������������� ������.

�������� �������� ����� ���� ���������� ������������ �������������� ���������� �������� ����� ������, � ����� ����������� ������� �������� ������� �� ������� ������ �������� � ����������� ��������������� � ����������������� ���� � ������� ���������� “������ – ������”.

������ ���������� � ������������� �������� ����������

������ ���������� – ��� ��������� ������������ ��������� ���������� � ����� ������������� ����, �� ������� ������� �������������� ���������� �� ��������������� ��� �������� � ���� ������ ����� ���������� ������� �� ���������� �������� �� ���������� �������� ������.

������������ ������� ���������� Δt�� – �������� ������� ����� ��������� �������� ������� ���������� � �������� �������������� ������������ ��������������� ��� �������� � ���� ������ (���. 2), �.�. Δt�� = t��� – t���.

���. 2. ������������ � ������� ������� ����������

�������� Δt�� ���������� �� ���������� �������� �� ���������� �������� ������. ������ ���������� ��������������� �������������� � �������� ������� δU��, �������������� ����� �������� ����� ����������� ��������� ���������� � ����������� ����������� ��������� ���������� Umin � ������� ������� ����������, � ���������� � ��������� ������������ �������� ���������� ��� � ���������� ��������.

�������� δU�� ������������ ��������� �������:

δU�� = ((U� – Umin)/U�) � 100% ��� δU�� = U� – Umin

������������� �������� ���������� m* ������������ ����� ������� ��������� � ���� �������� ���������� ������������ ������� � ������������, �. �. m* = (m(δU��, Δt��)/M) � 100%, ��� m(δU��, Δt��) – ����� �������� ���������� �������� δU�� � ������������� Δt�� �� ����� �; � – ��������� ����� �������� ���������� �� ����� �.

� �������� ����������, ����������� � ����������� ������� ��� �������� ���������� � ����, ������������� ��������� ���� ����������������� (���, ������� �����������), ������� � �������� ���������������� ����� ���������� ������ ����������������� ���� �� �������� ������������, ������������� � ������� �������� ����������. ���������� �������� ������������ �������� ���������� ���� �� ���������.

���������� ����������

���������� ���������� – ��� ������ ��������� ����������, �� ������� ������� �������������� ���������� �� �������� ������ �� ���������� ������� �� ���������� ����������� �� 10 �����������. ��� ������������ ����� ������������ ���������� �������� ���������� �������� U��� (���. 3).

���. 3. ���������� ����������

���������� ���������� ��������������� ���������� �������� U'���, �������������� ����� �������� ����� ��������� ���������� � ���������� ��������� ���������� �������� �������, ��������������� ������� ������ ��������.

������������ �������� t��� – �������� ������� ����� ��������� �������� �������� ���������� � �������� �������������� ����������� �������� ���������� �� �������� ������.

����� ���� ��������� ������������ �������� t���0,5 �� ������ 0,5 ��� ��������� (��. ���. 3).

���������� ���������� ������������ � ������������� �������� �� ������� ΔU��� = U���/(√2U�)

� ��������� ���������� ������������� ����� ����� ����������������, ��� ���, ������� ����������� � ��. ���������� ���������� ���������� ���������� ���������� � ������������� ����. ���� �� �������� ���������� ���������� ������ ����������������� ��� ���������� ���������� �������� ����������������. ���������� �������� ���������� ���������� ���� �� ���������.

���������� �������

��������� ������� ����������� ����������� ��������� �������� � ���������������� ����������� ������� �������� ������. ������� ���������� ������� ��������� � ���������� ���������� ����������� ��������� �������� ��� ������������� ������� �������� ��������.

������� ���������� � ������� �� ������ �������, ���������� �������� ��������������, �������� ������������� ����������: ��� ����������, �������������� � ����� �������, ���������� �������������� �� ���������� ���������� ������� � 50 ��.

�������� ������� ������ �������� ������ ���������� ������� ������ ����� ���������� � ���������� ��������.

������� ����� ��������� �������� �������� �������� ��������� �������, ��� �������� � ��������� ��������� �������� �������� �����������, ��� ���� ����� “������� – ���������” ��������� ������������, ������������ ������������ ����������� �������������� � ������� � ����������� �� ��������� ������� � ������������� �������.

��� ������������ ����� �������� �����������, ��� �������� ������ “������� – ���������” ���������. ���� �������� ���������� �������������, ������ ��������������� ��� ���������� ������� � ��������� ���������� �������. � ���� ������ ������� � �������� �������� �������� ��� ����������� ����������� �������.

���������� ������� Δf �� ������������ �������� f� ������������ �� ������� Δf = f – f�, ��� f – ������� �������� ������� � �������.

��������� �������, ����������� 0,2 ��, ����������� ������ �� �������-������������� ���������� ������ �����������������, ������� ��������� ���������� �������� ���������� ������� ����� �0,2 ��, � ����������� ���������� �������� ���������� ������� ���������� � 0,4 ��. � �������������� ������� ����������� ���������� ������� �� +0,5 �� �� – 1 �� � ������� �� ����� 90 � � ���.

���������� ������� �� ����������� �������� � ���������� ������ ������� � ����, � ����� � �������� ������������������ ���������������� ������������.

����������� ����������� ��������� ���������� � ����������� ��������� ����������� � ������ ����������

����������� ����������� ��������� ���������� ������������� ��������� ���������� � ����� ��������� ������������ ���������� � ���������� �������� ��������������� ����������, ������ �� ������������ �������� �������, � ������������ ��� �������� �������� ����������, �. �.

k��� = (U�� – U��)/(2√2U�),

��� U�� � U�� – �������������� ���������� � ���������� ��������� ��������������� ����������.

����������� ��������� ����������� ����������k���.�� ������������� ����������� ����������� ���������� � ����� ��������� ������� ��������� ����������� ���������� � ������������ �������� ����������:

k���.�� = ((U�� – U��)/U�) � 100%

��� U�� � U�� – ���������� � ���������� ����������� �������� �� ���� ����������� ����������.

����������� ��������� ������ ���������� k���.� ������������� ����������� ������ ���������� � ����� ��������� ������� ��������� ������ ���������� � ������������ �������� ������� ����������:

k���.� = ((U��.� – U��.�)/U�.�) � 100%,

��� U�� � U�� – ���������� � ���������� ����������� �������� �� ���� ������ ����������, U�.� – ����������� �������� ������� ����������.

������� �����: ����������� � ����������� �������� ��������� �������� ������������� �������

Источник: http://ElectricalSchool.info/main/elsnabg/1474-pokazateli-kachestva-jelektrojenergii-v.html

3.2. Понятие о качестве энергии

Качество энергии

Энергияхарактеризуется не только количеством,но и качеством. Известно много форм ивидов энергии: солнечная, химическая,тепловая, механическая, электрическая,атомная и т.д.

Причем различные формыотличаются по своему качеству, то естьсвоей способности производить полезнуюработу. Концентрированные формы энергии(например, энергия ископаемых видовтоплива: угля, нефти, газа) обладаютвысоким качеством.

По сравнению с нимикачество энергии солнечного света,слабого ветра, прибоя значительно ниже.Еще ниже рабочий потенциал у рассеяннойтепловой энергии.

Величиной,позволяющей оценить качество данноговида энергии, является эксергия −полезная доля участвующей в каком-либопроцессе энергии. Чем выше эксергиякакого-либо вида энергии, тем большуюполезную работу можно совершить притех же энергетических затратах.

Но длясоздания энергии более высокого качестванеобходимо затратить энергию низкогокачества. Так, солнечная энергиявовлекается в биосфере в цепь превращений,переходя в энергию органическоговещества, а затем в энергию ископаемыхвидов топлива.

Причем на каждом этапеуменьшается количество энергии (за счетрассеивания в окружающую среду), ноповышается ее качество. Качество энергиив биосфере во многом определяется длинойпути, пройденной ею от Солнца. В табл. 1приведено сравнение качества различныхвидов энергии.

За единицу принятокачество энергии ископаемых видовтоплива (нефти, угля).

Таблица1

Сравнениекачества различных видов энергии

Вид энергииКачество энергии
Тепловая энергия0,0001
Солнечная энергия0,0005
Энергия древесины0,5
Энергия ископаемых видов топлива1
Электроэнергия4

Изтаблицы 1 видно, что качество энергииископаемых видов топлива в 2000 раз вышекачества солнечной энергии, но в 4 разаниже качества электроэнергии.

Данныетаблицы объясняют трудность использованиясолнечной энергии: для того, чтобы припомощи солнечного света получитьэнергию, эквивалентную выделяющейсяпри сгорании угля, его необходимосконцентрировать в 2000 раз. В настоящеевремя недостаточно разработаны технологииконцентрирования энергии.

Но можноиспользовать энергию низкого качествадля выполнения низкокачественных работ(например, обогрева зданий). Согласнопринципам рационального природопользования,качество используемой энергии должносоответствовать качеству выполняемойработы.

3.3. Процессы фотосинтеза и хемосинтеза

Живыеорганизмы способны создавать сложныеорганические вещества, увеличиваясобственную упорядоченность. Первичноеорганическое вещество биосферы создаетсярастениями и некоторыми микроорганизмами из простых неорганических соединенийв процессе реакций фотосинтеза ихемосинтеза.

Фотосинтез− это процесс образования органическоговещества и свободного кислорода изпростых неорганических веществ подвоздействием энергии Солнца. В ходефотосинтеза солнечная энергияпреобразуется в энергию химическихсвязей в органическом веществе.

Реакцияфотосинтеза идет за счет солнечнойэнергии и хлорофилла − органическоговещества зеленого света, содержащегосяв клетках зеленых растений. Молекулахлорофилла под воздействием солнечногосвета способна высвобождать свободныйэлектрон. Выделившиеся электроныприводят к двум процессам: образованиюсвободного кислорода, а также молекулы АТФ (аденозинтрифосфата) из АДФ(аденозиндифосфата).

Оба этих процессавместе составляют световую фазуфотосинтеза. Молекула АТФ обеспечиваетсохранение энергии в живом веществе.При ее образовании энергия запасается,а при разложении − выделяется. Далееидет темновая фаза фотосинтеза, в ходекоторой вода и углекислый газ подвоздействием энергии АТФ превращаютсяв органическое вещество. АТФ отдаетэлектрон и снова превращается в АДФ(рис. 9).

Итоговыйпроцесс:

Солнечноеизлучение + 6Н2О + 6СО2 = С6Н12О6 + 6О2.

Образующаясямолекула углевода служит основой дляпостроения всех органических веществв клетке.

Организмы,способные к фотосинтезу, называютсяфотосинтетиками. Некоторые видыфотосинтетиков вместо воды используютдругие неорганические вещества. Например,серные бактерии в процессе фотосинтезапереводят сероводород в свободнуюсеру:

Солнечноеизлучение + CO2+ H2S= органическое вещество + H2O+ S.

Значениефотосинтеза для биосферы состоит вследующем:

− аккумуляцияэнергии (накопление энергии в органическомвеществе, ее концентрирование и повышениекачества);

− образованиепервичного органического вещества,служащего пищей другим живым организмамбиосферы; часть образующегося веществаможет откладываться в запас;

− насыщениевоздуха свободным кислородом.

Именноблагодаря деятельности первыхфотосинтетиков изменился составпервичной атмосфер: из нее исчезлибольшая часть аммиака, метана, появились кислород и озон.

Кромефотосинтеза, в биосфере существует ещедна реакция получения первичногоорганического вещества из неорганики.При этом в качестве источника энергиииспользуется не солнечное излучение,а химическая энергия реакции окисления.Соответствующий процесс получил названиехемосинтез, а использующего его организмы(бактерии) − хемосинтетики.

Входе хемосинтеза происходит превращениехимической энергии одних веществ вхимическую энергию других веществ,входящих в состав живых организмов.

Примеромхемосинтетиков могут быть нитрифицирующиебактерии (окисляющие аммиак до оксидовазота и нитратов), железобактерии(переводящие двухвалентное железо втрехвалентное). Хемосинтетиками былиодни из первых живых организмов наЗемле.

Механизмыфотосинтеза и хемосинтеза очень сложны,включают много промежуточных стадий иеще полностью нераскрыты. В настоящеевремя ведутся работы по созданиюискусственного фотосинтеза.

Источник: https://studfile.net/preview/4428168/page:21/

Показатели качества электроэнергии

Качество энергии

Качество электроэнергии, поставляемое в наши дома, не всегда является удовлетворительным. Мы часто говорим: «напряжение просело», «напряжение прыгает», «скачки напряжения», «плохое напряжение». Давайте разберемся вместе с этими понятиями. Следует отметить сразу, что точные определения отклонений от норм качества электроэнергии очень сложные.

В рамках одной статьи невозможно дать полное описание требований к параметрам электричества и способам проведения официальных измерений. Тексты соответствующих ГОСТов и стандартов занимают десятки страниц и содержат многочисленные сложные формулы проведения расчётов.

В данной статье мы дадим лишь общее понимание основных требований к качеству электроэнергии и простые описания часто встречающихся отклонений

Колебание напряжения

Одним из параметров качества электроэнергии является колебание напряжения.

Колебания напряжения характеризуются следующими показателями:

  • размахом изменения напряжения;
  • дозой фликера.

Значения колебания напряжения имеют те же самые нормы, что и отклонение напряжения с единственным отличием: длительность процесса менее одной минуты. Нормально допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 5%, то есть: +/-5% (от 209 В до 231  В). Предельно допустимым колебанием напряжения считается диапазон в 10%, то есть: +/-10% (от 198 В до 242 В).

Замечание: не следует путать требования ГОСТа к качеству электроэнергии в сети (ГОСТ Р 54149-2010 «Электрическая энергия. Совместимость технических средств электромагнитная») и ГОСТов, описывающих качество электропитания для электрических приборов (напр.

ГОСТ Р 52161.2.17-2009 «Безопасность бытовых и аналогичных электрических приборов»).

ГОСТ качества электроэнергии предъявляет требования по сути к поставщику электрической энергии, и именно на этот ГОСТ можно опереться, если нужно предъявить требования к поставщику при плохом электроснабжении.

А требования к качеству электропитания в паспортах приборов определяют требование к приборам работать нормально в более широком диапазоне значений параметров тока. Для приборов, как правило, закладывается диапазон по напряжению от -15% до +10% от номинального.

Перенапряжение

Временное перенапряжение определяется показателем коэффициента временного перенапряжения.

Перенапряжение характеризуется амплитудным значением напряжения больше 342 В. Верхний предел значения напряжения ГОСТом не определяется. Длительность временного перенапряжения — менее 1 секунды

Качество электроэнергии. Виды отклонений параметров электрической энергии

Для определения качества электрической энергии можно использовать следующие графические изображения. На приведенных ниже рисунках отображены следующие отклонения параметров качества электроэнергии: отклонение напряжения, колебание напряжения, перенапряжение, провал напряжения, нарушение синусоидальности напряжения, импульсы напряжения.

Как улучшить качество электроэнергии

В случае существенных отклонений параметров качества электроэнергии следует прежде всего обратиться в обслуживающую организацию, к поставщику электрической энергии.

Если административные действия по улучшению качества электроэнергии не дадут результатов, тогда необходимо использовать специальные средства защиты.

Для улучшения параметров качества электроэнергии мы рекомендуем использовать: средства защиты от скачков напряжения, стабилизаторы напряжения, источники бесперебойного питания.

Источник: https://skat-ups.ru/articles/kachestvo-elektroenergii-elektricheskoj-energii/

Book for ucheba
Добавить комментарий