Назначение узо в электрических сетях: Принцип работы УЗО (устройство защитного отключения). Назначение УЗО

Содержание

Принцип работы УЗО (устройство защитного отключения). Назначение УЗО

Основное назначение УЗО является защита людей от поражения электрическим током при неисправности электрооборудования(оказавшиеся под напряжением в результате повреждения изоляции) в результате случайного или неосознанного контакта человека с токоведущими частями.

Также предотвращение пожаров вызванных возгоранием электропроводки при протекании токов утечки.

Принцип работы УЗО

Принцип работы УЗО ? — этим вопросом задаются многие.

Как известно из курса электротехники, электрический ток течет из сети по фазному проводу через нагрузку и возвращается обратно в сеть по нейтральному проводу. Это закономерность легла в основу работы УЗО.

Принцип работы устройства защитного отключения основан на сравнивании величины тока на входе и выходе защищаемого объекта.

При равенстве этих токов Iвх = Iвых УЗО не реагирует. Если Iвх

> Iвых  УЗО чувствует утечку и срабатывает.

То есть, токи протекающие по фазному и нейтральному проводу, должны быть равны (это касается однофазной двухпроводной сети, для трехфазной четырехпроводной сети ток в нейтрали равен сумме токов которые протекают в фазах). Если токи не равны – значит имеется утечка, на которую и реагирует УЗО.

Рассмотрим принцип работы УЗО более детально.

Основным элементом конструкции устройства защитного отключения является дифференциальный трансформатор тока. Это тороидальный сердечник на который намотаны обмотки.

При нормальной работе сети, электрический ток протекающий в фазном и нулевом проводе создает в этих обмотках переменные магнитные потоки, которые равны по величине, но противоположны по направлению. Результирующий магнитный поток в тороидальном сердечнике будет равен:

Ф = ФL — ФN

= 0

Как видно из формулы магнитный поток в тороидальном сердечнике УЗО будет равен нулю, следовательно ЭДС в контрольной обмотке наводится не будет, ток в ней, соответственно тоже. Устройство защитного отключения в этом случае не работает и находится в спящем режиме.

Теперь представим что человек коснулся электроприбора который в результате повреждения изоляции оказался под фазным напряжением. Теперь через УЗО кроме тока нагрузки будет протекает дополнительный ток — ток утечки.

В этом случае, токи в фазном и нулевом проводе не будут равны. Результирующий магнитный поток также не будет равен нулю:

Ф ≠ 0

Под воздействием результирующего магнитного потока в контрольной обмотке возбуждается ЭДС, под действием ЭДС в ней возникает ток. Ток возникший в контрольной обмотке приводит в действие магнитоэлектрическое реле которое отключает силовые контакты.

Максимальный ток в контрольной обмотке появится тогда когда в одной из силовых обмоток тока не будет. То есть, это ситуация когда человек коснется фазного провода, например в розетке в этом случае ток в нулевом проводе протекать не будет.

Несмотря на то, что ток утечки весьма невелик, УЗО оснащают магнитоэлектрические реле с высокой чувствительностью, пороговый элемент которого способен среагировать на ток утечки 10 мА.

Ток утечки это один из основных параметров по которому выбирают УЗО. Существует шкала номинальных дифференциальных токов отключения 10 мА, 30 мА, 100 мА, 300 мА, 500 мА.

Следует понимать, что устройство защитного отключения реагирует только на токи утечки и не работает при перегрузках и коротких замыканиях. Не сработает УЗО и в том случае, если человек одновременно возьмется за фазный и нулевой провод. Это происходит по тому, что человеческое тело в этом случае можно представить как нагрузку, через которую проходит электрический ток.

Из-за этого вместо УЗО устанавливают дифференциальные автоматы, которые по своей конструкции объединяют одновременно УЗО и автоматический выключатель.

Проверка работоспособности УЗО

Для того чтобы осуществлять контроль исправности (работоспособности) УЗО, на его корпусе предусмотрена кнопка «Тест», при нажатии на которую искусственно создается ток утечки (дифференциальный ток). Если устройство защитного отключения исправно, то при нажатии на кнопку «Тест» оно отключится.

Специалисты рекомендуют производить такой контроль примерно один раз в месяц.

Похожие материалы на сайте:

Понравилась статья — поделись с друзьями!

 

виды, устройство и принцип работы

Одним из основных защитных электрических приборов являются устройства защитного отключения. Дело в том, что обычный автоматический выключатель не может обеспечить полноценную защиту при возникновении опасных ситуаций. Он срабатывает только при коротких замыканиях и перегрузках, но не реагирует на незначительные нагрузки. Качественную защиту обеспечивает УЗО, позволяющее предотвратить последствия повреждений в электрической проводке или бытовых приборах. Применение этих устройств делает бытовую технику и оборудование безопасными для потребителей.

Назначение УЗО

Электрический ток давно вошел в повседневную жизнь людей. Практически сразу же на передний план выдвинулись вопросы защиты от его поражающих факторов. В первую очередь, были заизолированы токопроводящие части электропроводки и детали токоприемников. Однако изоляция не решила всех проблем, поскольку каждая электрическая схема характеризуется наличием контактных групп и прочих технологических разрывов. Да и сам изоляционный слой постепенно разрушается, открывая свободный доступ к токопроводящим элементам оборудования. Прежде чем рассматривать для чего предназначено УЗО, следует остановиться на мероприятиях, актуальных и в настоящее время.

Следующим, более эффективным средством защиты стало устройство заземляющего контура, когда нейтральные токопроводящие корпуса и части искусственно соединяются с землей с помощью проводника. Тем не менее, данная мера не обеспечила в полной мере действенную и надежную защиту, особенно в сетях электроснабжения жилых домов, где присутствует переменный ток, заземленная нейтраль и напряжение до 1 кВ.

В связи с этим, защитные мероприятия были дополнены установкой специальных устройств дифференциального тока. Эта группа включает в себя приборы с различными способами управления и возможностями регулировок, видами установок и количеством полюсов. Сюда же входит и УЗО устройство защитного отключения, обеспечивающее в первую очередь защиту от замыкания фазного провода на корпус электрооборудования.

УЗО защищает от утечки тока в результате неправильного монтажа проводов, использования скруток вместо распределительной коробки. В этом случае защитное устройство будет постоянно срабатывать до тех пор, пока не будут ликвидированы причины утечек дифференциального тока. УЗО реагирует и на ошибки монтажа в электрощитке, вызывающие неправильное распределение токов и, как следствие, внеплановое срабатывание защитного устройства.

Устройство и принцип работы

Основные функции устройства защитного отключения сосредоточены в ферромагнитном сердечнике. В устройство УЗО также входят обмотки, в количестве трех штук.

Первая обмотка пропускает через себя фазный провод, по которому ток подводится потребителям. Вторая обмотка предназначена для прохождения обратного тока по нулевому проводу. При отсутствии утечек, величина тока в первой и второй обмотке будет одинаковой, а его направление различным. В сердечнике наводятся магнитные потоки, компенсирующие друг друга, поэтому, величина их суммарного потока имеет нулевое значение.

Основной принцип работы УЗО заключается в следующих действиях. При возникновении утечки, значение отходящего и обратного тока будет отличаться, так же, как и величина суммарного магнитного потока. Здесь в работу включается третья обмотка, в которой происходит наведение электродвижущей силы. В результате воздействия ЭДС, происходит срабатывание реле и последующий разрыв цепи.

Кроме обмоток, в УЗО имеются фильтры, отсекающие все помехи и ложные срабатывания, а также элементы с дополнительными и вспомогательными функциями. Исполнительная часть представлена контактной группой – клеммами, трансформатором, реле и специальными размыкающими пружинами. Именно контактная группа определяет номинальную силу тока, по которой выбирается то или иное УЗО. Пружины служат для размыкания контактов и прекращения подачи тока.

Принцип работы УЗО в однофазной сети

Основным принципом работы защитного устройства в однофазной сети является сравнение токов в фазном и нулевом проводах. При исправном состоянии цепи фазный ток проходит через нагрузку и возвращается к источнику питания по нулевому проводнику с такой же силой тока. Однако, в случае нарушения изоляции провода, происходит токовая утечка на металлический корпус. В данной ситуации ток фазы разделяется на две части: одна из них уходит в землю сквозь человеческое тело, а другая – возвращается в исходную точку по нулевому проводнику.

Сила тока в 0,01А уже представляет опасность для человека, а 0,1А – становится смертельной. Таким образом, ток отсечки УЗО будет составлять 0,03А, при котором напряжение сети отключается. То есть, ток не успевает достичь смертельно значения. Обычно корпус оборудования подключается к корпусу заземления, и при возникновение утечки тока происходит автоматическое отключение защитной аппаратуры. При выборе того или иного варианта для конкретной цепи, учитывается принцип работы УЗО и схема подключения к установленным потребителям

В однофазной сети УЗО работает с трехжильной проводкой, подключенной по системе TN-C-S, позволяющей выполнить заземление и защиту электрооборудования в соответствии с установленными правилами (рис. 1). Сетевые провода подключаются к верхним клеммам, обозначенным L и N, что соответствует фазе и нулю. От нижних клемм провода уходят к электрооборудованию.

Заземляющий проводник окрашивается в желто-зеленый цвет и напрямую соединяется с металлическими частями оборудования, минуя защитное устройство. Далее он уходит через электросчетчик к заземляющей шине распределительного щитка. В данном варианте работа УЗО обеспечивает защиту людей, но ему самому будет постоянно угрожать опасность в виде коротких замыканий и перегрузок.

В связи с этим, на рисунке 2 представлена схема, где защитное устройство подключено вместе с автоматическим выключателем. При этом номинал автомата не может быть выше допустимого тока УЗО. Заземление также подключается отдельно от защитных устройств. Однако во многих старых домах заземляющая система отсутствует. Выходом из положения становится подключение проводника заземления от оборудования к нулевой клемме, расположенной вверху (рис. 3). Основным условием является свободный выход нуля к нулевой шине, установленной в распределительном щитке.

Такая схема обеспечивает защиту от утечек тока при условии, если схема остается целой и не нарушается. Например, если на вводе изменить места подключений фазного и нулевого провода, все заземленные корпуса оборудования попадут под напряжение, смертельно опасное для человека. Проверка работоспособности УЗО проводится ежемесячно, путем нажатия кнопки ТЕСТ, после чего исправный прибор должен отключиться.

Принцип работы трехфазного УЗО

В электрической сети трехфазные защитные устройства могут использоваться в двух вариантах. В первом случае при срабатывании обесточивается сразу вся квартира или частный дом. То есть любое повреждение приведет к срабатыванию прибора и отключению всей бытовой техники. В данном варианте УЗО располагается как можно ближе к распределительному щитку и электросчетчику.

Такая схема не всегда удобна для потребителей, поэтому часто используется другой вид подключения. В этом варианте на каждую линию устанавливается отдельное УЗО. В случае его отключения, другие линии будут функционировать в обычном режиме.

Подключение и принцип действия трехфазного УЗО осуществляется так же, как и однофазная аппаратура. Просто вместо одного фазного провода, здесь используется три, подключаемые в соответствующие клеммы. Существенным отличием трехфазных моделей является обязательное наличие заземления, для которого потребуется дополнительный провод. Они могут одновременно защитить потребителей, подключенных с помощью однофазного и трехфазного кабеля. Если заземление заранее спланировано для соединения с действующим заземляющим контуром дома, в этом случае электросчетчик рекомендуется устанавливать между автоматом и УЗО.

Установка заземляющей шины всегда выполняется отдельно от защитного устройства, независимо от числа подключаемых фаз. Перед монтажом трехфазного УЗО в цепь, нужно обязательно ознакомиться с инструкцией и схемой подключения. Перед началом работ электрическая сеть должна быть обесточена.

Трехфазный кабель заранее разделяется на отдельные жилы. После зачистки контактных концов, они вставляются в нужные клеммы – фазные и нулевую. После завершения монтажа проводится проверка работоспособности устройства с помощью кнопки ТЕСТ. Если цепь отключается, значит монтаж выполнен правильно.

Виды УЗО

Несмотря на общий принцип работы УЗО, их конструкции могут быть одно- или трехфазными. Кроме того, модели защитных устройств разделяются на электронные и электромеханические. От этих параметров зависит и правильный выбор прибора. Однако, основную роль играет качество того или иного изделия. Поэтому, нельзя определить явное превосходство какой-либо модели.

Выбирая защитное устройство, следует учитывать технические характеристики, от которых зависит, как работает УЗО в дальнейшем. Основным показателем является значение номинального тока. Его расчет производится путем деления максимальной нагрузки на величину фазного напряжения. Большое значение имеет ток срабатывания устройства. В квартире или доме подойдет УЗО на 10мА. В других ситуациях, может использоваться диапазон от 100 до 300мА.

Все защитные устройства классифицируются по большому количеству параметров. Например, приборы, разделяющиеся по токам утечки, представлены следующими типами:

  • АС – срабатывает, когда обнаружена утечка переменного тока.
  • А – подходит для использования во всех случаях.
  • В – применяются в основном на объектах промышленного производства.

Принцип срабатывания также может отличаться:

  • Электромеханические устройства, работающие вне зависимости от сетевого напряжения.
  • Электронная аппаратура, на работу которой оказывает влияние напряжение сети.

Конструктивно УЗО могут быть двухполюсными, предназначенными для однофазных сетей или четырехполюсными, использующиеся в трехфазных электрических сетях. Классификация позволяет правильно выбрать защитное устройство, более всего подходящее для конкретных условий эксплуатации. Более качественная защита гарантирует безопасную работу с электроприборами и оборудованием.

Ток срабатывания УЗО

Важной функцией УЗО является мгновенное срабатывание при возникновении токов утечки и отключение потребителей от сети. Поэтому к одной из его основных технических характеристик относится ток срабатывания. Именно этот показатель определяет работоспособность защитного устройства. Поддержание УЗО в исправном состоянии предполагает ежемесячную проверку на соответствие параметров срабатывания установленным нормам.

Способов проверки срабатывания УЗО:

  • Проверка при покупке с помощью пальчиковой батарейки и куска провода. Рычаг УЗО взводится, а батарейка подключается между вводом заземления и выводом фазы. В случае исправности устройство должно мгновенно сработать.
  • Использование кнопки ТЕСТ, имитирующую утечку тока при нажатии. Исправное устройство должно сразу же отключиться.

Существуют и другие способы проверки с помощью лампочек, резисторов, измерительных приборов. Полученные результаты дают возможность правильно отрегулировать устройство, повышая тем самым безопасность при работе с электрооборудованием и другими приборами.

Как проверить УЗО на срабатывание

Простая точечная сетевая система напоминает вторично-избирательную радиальную систему в том смысле, что каждая зона нагрузки питается по двум или более первичным фидерам через два или более трансформатора.

В сетевых системах трансформаторы подключаются через сетевые устройства защиты к общей шине, как показано на рисунке 2, от которой обслуживаются нагрузки.

Поскольку трансформаторы соединены параллельно, отказ первичного фидера или трансформатора не вызывает прерывания обслуживания нагрузок .

Параллельно включенные трансформаторы, питающие каждую шину нагрузки, обычно несут равные токи нагрузки, тогда как равную нагрузку двух отдельных трансформаторов, питающих подстанцию ​​в радиальной системе с селективным выбором вторичной обмотки, получить трудно.

Рисунок 2 — Точечная сеть с тремя источниками

Обязанность прерывания, налагаемая на выключатели отходящих фидеров в сети, будет выше при использовании точечной сетевой системы.

Оптимальный размер и количество первичных фидеров могут использоваться в системе точечной сети, потому что потеря любого первичного фидера и связанных с ним трансформаторов не приводит к потере нагрузки даже на мгновение .

Несмотря на запасную мощность, обычно предоставляемую в сетевых системах, экономия затрат на первичное распределительное устройство и вторичное распределительное устройство часто получается по сравнению с радиальной конструкцией системы с аналогичной резервной мощностью.

Это происходит во многих радиальных системах, потому что в порядке часто используются фидеры большего размера и меньшего размера, чтобы свести к минимуму степень любого простоя при возникновении события первичного отказа .

В точечных сетях, когда неисправность происходит на первичном фидере или в трансформаторе, неисправность изолируется от системы посредством автоматического отключения автоматического выключателя первичного фидера и всех сетевых защитных устройств, связанных с этой фидерной цепью.

Эта операция не прерывает обслуживание каких-либо нагрузок .

После проведения необходимого ремонта система может быть восстановлена ​​до нормального рабочего состояния путем замыкания первичного выключателя фидера. Все сетевые предохранители, связанные с этим фидером, закроются автоматически.

Основным назначением нормально замкнутых связей сетевой шины является обеспечение распределения нагрузки и балансировки токов нагрузки для каждой первичной службы и трансформатора независимо от состояния первичных служб. Кроме того, перемычки обеспечивают средство для изоляции и секционирования событий замыкания на землю в сетевой шине распределительного устройства, тем самым избавляя часть нагрузок от перебоев в обслуживании, но при этом изолируя неисправную часть для корректирующих действий.

Использование спотовых сетевых систем дает пользователям несколько важных преимуществ.

Во-первых, они экономят мощность трансформатора . Точечные сети допускают равную нагрузку трансформаторов при любых условиях. Кроме того, сети обеспечивают более низкие системные потери и значительно улучшают условия напряжения.

Регулировка напряжения в сетевой системе такова, что и освещение, и питание могут подаваться от одной и той же шины нагрузки. Двигатели гораздо большего размера могут запускаться поперечно, чем в простой радиальной системе.

Это может привести к упрощению управления двигателем и позволяет использовать относительно большие низковольтные двигатели с их менее дорогим управлением .

Наконец, сетевые системы обеспечивают большую гибкость при добавлении будущих нагрузок. Их можно подключить к ближайшей точечной сетевой шине.

Точечные сетевые системы экономичны для зданий с большими концентрациями нагрузок, охватывающих небольшие площади , со значительным расстоянием между зонами и небольшими нагрузками на расстояниях, разделяющих сосредоточенные нагрузки.

Они обычно используются в больницах, высотных офисных зданиях, институциональных зданиях или лабораториях, где от источников коммунальных услуг требуется высокая степень надежности обслуживания.

Точечные сетевые системы особенно экономичны , где доступны три или более первичных фидера . В основном это связано с питанием каждой шины нагрузки через три или более трансформаторов и уменьшением необходимого запасного кабеля и мощности трансформатора. Они также экономичны по сравнению с двумя трансформаторными двухсторонними подстанциями с нормально разомкнутыми выключателями.

Аварийное питание следует подключать к сетевым нагрузкам, находящимся ниже по потоку от сети или выше по первичному напряжению, а не к самой сетевой шине.


Конфигурация шины для коммерческой точечной сети с 3 блоками

На рисунке 3 показана конфигурация шины для коммерческой точечной сети с тремя блоками. Опять же, требуется заземляющая нейтральная шина, которая имеет только одну точку подключения к заземляющему проводу.

Рисунок 3 — Однолинейная схема для двухуровневой точечной сети — устройства защиты в качестве сети

Селективное отключение достигается тем же способом, что и двухсторонняя сетевая подстанция с реле замыкания на землю для межкоммутаторного выключателя (GFR-T) с измерением заземления тока и управляет устройством 86T , которое затем размыкает оба выключателя.Реле заземления GFR-1, GFR-2 и GFR-3 будут регистрировать ток заземления только после того, как будет подано напряжение на блокировку Tie 86 и выключатели связи разомкнуты.

Блокировка вспомогательных контактов на 86-T с цепями GFR гарантирует это селективное отключение и гарантирует пользователю, что токи земли будут точно измерены
.

Допустимая нагрузка шины нейтрали с заземлением должна соответствовать минимальным требованиям шины нейтрали.

Разумно выбрать размер шины нейтрали возврата на землю того же размера, что и фазная шина, , потому что земля и нейтраль несут токи замыкания во время аномальных событий .

Пространство, необходимое для датчиков заземления и соединительной шины, можно легко разместить в двухуровневых точечных сетях. Однако в системах с тремя и четырьмя блоками обширная межструктурная изолированная шина заземления плюс шины нормальной фазы, нейтрали и заземления могут сократить использование четырех ячеек выключателя в распределительном устройстве до трех. Дизайны поставщиков различаются по этому вопросу.

Допустимая нагрузка фазы и шины нейтрали должна соответствовать валовому спросу плюс резервная мощность для роста, как предусмотрено Национальным электрическим кодексом (NEC) для обслуживаемых нагрузок.

Если каждый трансформатор в двухуровневой точечной сети рассчитан на 100% резервирование, то каждое устройство защиты и шинная сеть нагрузки должны быть рассчитаны на то, чтобы выдерживать всю нагрузку от одного первичного фидера и одного трансформатора.

Точечные сети с тремя блоками могут снизить избыточность до 50% для тех же нагрузок , потому что два блока остаются в эксплуатации. Точечные сети с четырьмя блоками могут снизить избыточность до 33%, если только нагрузки не должны обслуживаться двумя оставшимися службами, и в этом случае по-прежнему требуется 100% резервирование.

Источники:

  1. Системы распределения электроэнергии от Eaton
  2. Точечное сетевое оборудование от Eaton

Снижение энергопотребления в сетях доступа |

Роб Андерсон

Согласно исследованию SCTE Energy 2020, до 83% общего потребления энергии операторами приходится на концентраторы, головные станции и источники питания сети доступа, питающие активное оборудование в сети HFC. С учетом сказанного, небольшие улучшения энергопотребления сети HFC могут означать экономию затрат на коммунальные услуги при одновременном увеличении доступной мощности сети для новых услуг.

Основы питания сети HFC

Коаксиальный сегмент типичных сетей HFC будет передавать по коаксиальному кабелю как РЧ-сигналы, так и мощность, используемую сетевым оборудованием. Состояние источников бесперебойного питания (ИБП) и резервного питания переменного тока до подачи на коаксиальный кабель HFC. В сетях HFC используются ИБП с феррорезонансным типом (ферро) с момента появления кабельного телевидения. Помимо обеспечения бесперебойного резервного питания, устройства ferro обладают тремя функциями, необходимыми для работы за пределами предприятия.

Во-первых, ферросистемы обеспечивают впечатляющую гальваническую развязку входа и выхода 1000: 1. Эта изоляция обеспечивает критическую защиту сетевого оборудования, используемого в непредсказуемых внешних условиях. Например, скачок напряжения 5 кВ на входе ферро в сеть может вызвать изменение выходного напряжения только на 5 вольт, что избавит шестерню HFC от дорогостоящих повреждений.

Далее ферро обеспечивает защиту от короткого замыкания на выходе. Сети HFC состоят из активных компонентов, разделенных отрезками оптоволоконного и коаксиального кабеля.Повреждение и износ сегментов силовой коаксиальной сети может привести к короткому замыканию или «сбоям» в питании сети. Высокое сопротивление цепи LC-резервуара ферро позволяет ему «сворачивать» или понижать выходное напряжение в условиях неисправности. Когда неисправность коаксиального кабеля устранена, ферро-выход восстанавливается, и возобновляется нормальное сетевое питание.

Третья причина, по которой ферро хорошо подходят для питания сетей HFC, связана с характеристиками напряжения и тока ферро, как показано здесь.Рассмотрим две распространенные формы волны переменного напряжения: синусоидальную волну, типичную для линейного ИБП, и трапециевидную волну, типичную для ферро-ИБП. Предполагая, что каскад преобразования мощности оборудования HFC использует общий диодный мост, конденсатор и схему регулятора для преобразования входного переменного тока во внутреннюю шину постоянного тока, будет минимальное мгновенное входное напряжение в течение каждого цикла переменного тока, при котором схема будет активировать и потреблять ток. Для линейного ИБП соотношение напряжения и тока показано на рисунке 1. Сегмент (A) представляет собой часть каждого цикла переменного тока, где мгновенное напряжение достаточно велико для подачи питания на оборудование с питанием.В этот период потребляется ток.

Рисунок 1

Для ИБП с ферро-ИБП соотношение напряжения и тока показано на рисунке 2. Ферро включает в себя цепь резервуара LC, работающую в режиме магнитного насыщения, заставляя напряжение быстро повышаться до максимального значения, а затем оставаться постоянным в течение части каждого цикла переменного тока. Сегмент (B) представляет собой часть каждого цикла переменного тока, где мгновенное напряжение достаточно велико для подачи питания на оборудование.Электроэнергия потребляется в этот период.

Рисунок 2

Поскольку выходное напряжение ферро выше нашего критического порога в течение более длительного периода в каждом цикле переменного тока, чем его синусоидального аналога, ток потребляется, а энергия предоставляется в течение более длительного периода в каждом цикле переменного тока. Это приводит к более низким пиковым токам для данной нагрузки с постоянной мощностью. Кроме того, выход ферро с высоким импедансом естественным образом ограничивает пиковые токи. Ограничение пиковых токов приводит к меньшему падению напряжения на коаксиальных сегментах и ​​большему полезному напряжению на удалении от ферромагнитного кабеля по сравнению с аналогичным линейным ИБП.

Коэффициент мощности

Коэффициент мощности выражает зависимость между напряжением и током. В системах, содержащих только синусоидальные напряжения и токи, коэффициент мощности связан с разностью фаз переменного тока между напряжением и током и вызван индуктивными или емкостными нагрузками. Чем меньше этот угол, тем эффективнее мощность.

В системах, содержащих несинусоидальные напряжения и токи, таких как сети HFC, коэффициент мощности связан с наличием и влиянием гармонических токов.Нагрузки, потребляющие несинусоидальный ток, будут генерировать гармонические токи в дополнение к основному переменному току. Добавление нежелательных гармонических токов увеличит общий среднеквадратичный ток сети. Более высокий среднеквадратичный ток приводит к более высоким перепадам напряжения на отрезках коаксиального кабеля.

В (падение) = I (среднеквадратичное значение) x R (коаксиальный + пассивный)

Кроме того, более высокие падения напряжения означают, что меньшее напряжение доступно для оборудования, расположенного на некотором расстоянии от источника питания. Если V (входное) для любого сетевого оборудования ниже порогового значения низкого напряжения для этого оборудования, следует рассмотреть альтернативное питание.

Коррекция коэффициента мощности (PFC) в сетях HFC

Схема коррекции коэффициента мощности (PFC)

предназначена для уменьшения или устранения разности фаз напряжение-ток (синусоидальный ток) и гармонических токов (несинусоидальный ток) для повышения энергоэффективности. Хотя PFC широко используется в оборудовании, подключенном к электросети, PFC никогда не была широко распространена в сетях HFC. Реализация была бы достаточно простой. Линейные блоки питания в узлах, усилителях и виртуальных концентраторах сети будут заменены блоками питания, реализующими PFC.Активная схема коррекции коэффициента мощности требует дополнительных затрат, но каковы преимущества?

Часто задают вопрос, снизят ли нагрузки PFC в сети HFC потребление энергии на ферро-ферме и связанные с этим счета за электроэнергию. Не так много, как вы могли подумать. Большой феррорезонансный трансформатор действует как пассивное устройство коррекции коэффициента мощности, изолируя нагрузку HFC от сети переменного тока и обеспечивая почти постоянный коэффициент мощности сети 0,9, независимо от коэффициента мощности различных нагрузок HFC.В результате изменение источника питания шестерен HFC с линейного на PFC мало влияет на стоимость электроэнергии.

Второе потенциальное преимущество HFC-нагрузок с функцией коррекции коэффициента мощности — снижение гармонических токов. Это снизит среднеквадратичный ток и увеличит полезную мощность. Более низкий среднеквадратичный ток также означает меньшее падение напряжения на коаксиальных участках, увеличивая диапазон полезного напряжения сети. Компромиссом для этих преимуществ является эффективность реализации PFC. В схемах PFC обычно используется метод активного двойного преобразования для управления током.Это потребляет больше энергии, чем традиционный подход с линейным преобразованием мощности без коррекции коэффициента мощности, и приводит к некоторой потере эффективности.

Для количественной оценки фактического преимущества HFC PFC необходимо учитывать топологию сети. Фактическое повышение эффективности и достигаемое напряжение будет изменяться для каждой нагрузки и определяется множеством факторов, включая ток нагрузки, входное напряжение, резистивные эффекты коаксиального кабеля и пассивных компонентов, а также эффективность любой реализации PFC.

Последнее слово предостережения. Трапецеидальные формы выходных волн напряжения и тока ферро сильно меняются в зависимости от профиля нагрузки и зависят от конкретной реализации.Реализации PFC должны адаптироваться к этим различиям, чтобы быть эффективными. PFC может обеспечить преимущества в сети HFC. Однако, рассматривая варианты, нет замены живому тестированию сети, чтобы гарантировать, что результаты соответствуют ожиданиям.


Роб Андерсон
Старший директор по управлению продуктами
Alpha Technologies

Роб привнес в Alpha более 35 лет опыта работы в отрасли. Проработав 10 лет инженером-проектировщиком в индустрии передачи данных, Роб переехал в Беллингем, штат Вашингтон, в 1993 году, чтобы присоединиться к Alpha в качестве старшего.Инженер-проектировщик. За 25 лет, прошедших с момента прихода в Alpha, Роб занимал различные должности в отделах разработки, управления продуктами и развития бизнеса. В качестве старшего директора по управлению продуктами Роб в настоящее время отвечает за все продукты для широкополосного питания и связи.


.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *