1) ¿Cuáles son las consecuencias del aumento de voltaje en la red?
Todos los fabricantes de equipos eléctricos brindan un rango aceptable de cambios de voltaje de suministro, dentro del cual sus equipos funcionan normalmente. Por ejemplo, si el dispositivo puede operar a un voltaje de 220 V ± 10%, esto significa que el voltaje de alimentación mínimo es 220 - 22 = 198 V, y el máximo es 220 + 22 = 242 V. Es claro que si el tensión de alimentación es inferior a 198 V o superior a 242 V, el desarrollador no puede garantizar trabajo normal de su dispositivo.
problema sobretensión bastante fácil de entender, porque en todos los casos, sea cual sea el tipo de consumidor, la sobretensión siempre provoca un aumento de la corriente consumida. Si la sobretensión es importante, o prolongada en el tiempo, proteger al consumidor del sobrecalentamiento es tarea de los dispositivos de seguridad térmica y electromagnética. Si la sobretensión es débil, breve o rara, el consumidor, por regla general, no está en peligro.
Por otro lado, si la sobretensión es muy importante (por ejemplo, durante la descarga de un rayo puede superar muchos millones de voltios), el aumento de la intensidad de la corriente puede ser tal que el consumidor se queme antes de que el impulso reaccione a este impulso.
Si se aplican 24 V a una bombilla de 24 V / 3 W (ver Fig. 55.1), se enciende y consume 3 W de potencia. Sin embargo, si se le aplica un voltaje de 240 V (es decir, 10 veces más), se quema instantáneamente. Esto se debe a que el consumo de energía es proporcional al cuadrado del voltaje (P = U2 / R). Así, conectando una bombilla a una fuente de alimentación con un voltaje de 10 veces el voltaje nominal, hacemos que absorba potencia aumentada en 100 veces (es decir, 300 watts, lo que corresponde a un pequeño calentador eléctrico).

2) ¿Cuáles son las consecuencias de una caída de tensión en la red?

En el caso de una caída de tensión, el problema de determinar las consecuencias es mucho más difícil, ya que las consecuencias dependen del tipo de consumidor de electricidad. En general, se pueden distinguir dos categorías principales de consumidores: tipo de resistencia y tipo de motor.
Para consumidores de tipo resistencia,
la caída de voltaje siempre conduce a una disminución equivalente en el consumo de corriente (recuerde la ley de Ohm: I \u003d U
Entonces, a bajo voltaje, la resistencia consume una corriente más débil, que no es
no implica absolutamente ningún peligro
la gravedad de su daño. Por ejemplo (ver
arroz. 55.2), ¡una resistencia que consume 300 W a 240 V solo consumirá 3 W si está energizada a 24 V! Por supuesto, esto puede ser muy malo cuando se trata, por ejemplo, de un calentador de cárter de compresor eléctrico.

Para el consumidor del tipo de motor, es necesario distinguir entre motores que accionan dispositivos con un gran momento de resistencia (ver Fig. 55.3), por ejemplo, pistón compresores de refrigeración, y motores de accionamiento para mecanismos con un momento resistente bajo (por ejemplo, un ventilador axial, para el cual un ligero golpe de viento es suficiente para girar).
Los ventiladores centrífugos se encuentran entre estas dos categorías, sin embargo, la mayoría de ellos tienen características que dificultan soportar una caída notable en el voltaje de suministro. Por lo tanto, generalmente se clasifican como unidades con un gran momento de resistencia.

En primer lugar, recuerde que el momento en el eje del motor, es decir, su capacidad para poner en movimiento cualquier unidad, depende del cuadrado de la tensión de alimentación.
Entonces, si el motor está diseñado para operar a un voltaje de 220 V, entonces, en caso de una caída de voltaje a PO V (es decir, 2 veces menos), su par en el eje se reducirá 4 veces (ver Fig. 55.4).
Si durante la caída de tensión el momento de resistencia de la máquina accionada es muy alto (p. ej. compresor), el motor se detiene. Al mismo tiempo, comienza a consumir una corriente igual a la corriente de arranque, y esto ocurre durante todo el período de parada forzada. Como resultado, el motor se sobrecalienta peligrosamente y uno solo puede esperar que la protección incorporada o el relé de protección térmica corten la energía muy rápidamente.
Por otro lado, si el momento de resistencia del dispositivo accionado es bajo (por ejemplo, un pequeño ventilador axial), una disminución en el voltaje de alimentación provoca una disminución en la velocidad de rotación, porque el motor tiene menos potencia disponible.
Es precisamente esta propiedad la que se usa en la mayoría de los motores de varias velocidades que hacen girar los ventiladores en acondicionadores de aire individuales (ver Fig. 55.5).
En la posición HI (alta velocidad), la resistencia se cortocircuita y se suministran 220 V al motor, que gira a la velocidad nominal.
En la posición MC (baja velocidad), la resistencia está en serie con el devanado del motor, lo que provoca una caída de voltaje notable en el motor. El par en el eje cae y el ventilador gira a una velocidad reducida.

Al mismo tiempo, la corriente consumida también disminuye. Esta propiedad es muy utilizada en la fabricación de controladores electrónicos de velocidad basados ​​en tiristores, diseñados específicamente para controlar la presión de condensación modificando la velocidad de los ventiladores axiales. instalado en condensadores enfriados por aire (ver Fig. 55.6).
Estos reguladores, a veces llamados válvulas o convertidores de corriente, funcionan, como la mayoría de los reguladores limitadores, según el principio de "cortar" parte de la amplitud corriente alterna.

pos. YO. Alta presión condensación, el controlador de velocidad se salta por completo los semiciclos de red. La tensión en los terminales del motor (correspondientes a la zona sombreada) es igual a la tensión de red y el motor gira a la máxima velocidad, consumiendo Corriente nominal.
pos. 2. La presión de condensación cae y el regulador se activa, cortando una parte de cada medio ciclo que ingresa al motor (en cada medio ciclo, apaga la energía por un breve momento). El voltaje promedio en las terminales del motor cae (vea el área sombreada) y la velocidad, así como la corriente consumida, caen.
pos. 3. Si el voltaje medio se vuelve tan débil que el par motor es menor que el par de resistencia del ventilador, el motor se detiene y comienza a calentarse. Por lo tanto, los controladores de velocidad generalmente se ajustan al valor máximo permitido de la velocidad mínima.
Nota. El método de "cortar" parte de la amplitud de CA solo se puede usar cuando motores monofasicos diseñado para accionar unidades con par de baja resistencia. Si se trata de motores trifásicos (para accionar máquinas con un momento resistivo elevado), se deben utilizar motores de varias velocidades (consulte la sección 65) o convertidores de frecuencia, mucho más caros y voluminosos, o motores corriente continua(estos dos tipos de equipos se utilizan con dispositivos de tipo "Inverter").
También puede ocurrir una caída de voltaje en la red eléctrica externa: somos muy conscientes de las consecuencias de un corte de energía o una caída de voltaje a corto plazo, lo que conduce a una disminución en el brillo de la iluminación. También sabemos que es necesario seguir las reglas para seleccionar el tamaño de los cables de alimentación para limitar la caída de voltaje a través de ellos a un valor aceptable. Sin embargo, en ocasiones la caída de tensión puede tener otras causas que no están directamente relacionadas con las pérdidas de tensión en los cables de alimentación.

Por ejemplo, la bobina de electroimán de un relé de 24 V (bastante común), que le permite controlar un pequeño contactor, que se muestra en la fig. 55.7, en el momento de la operación del electroimán, consume una corriente de 3 A, y en el modo de espera, la corriente consumida es de 0,3 A (es decir, 10 veces menos).
Es decir, el electroimán, cuando se enciende, consume una corriente igual a diez veces la corriente del modo de espera. Aunque el tiempo de encendido es muy corto (alrededor de 20 ms), esto a veces puede tener un efecto notable en circuitos de control grandes con muchos contactores o relés.

Contiene 20 contactores, de C1 a C20 (dado que el tamaño de la página es limitado, los contactores C2 a C19 no se muestran en el diagrama).
Después de apagar la corriente, los 20 contactores están en modo de espera. Tan pronto como se encienda la corriente, funcionarán simultáneamente.
Dado que cada contactor consume 3 A cuando se activa, una corriente igual a 3 x 20 = 60 A fluirá a través del devanado secundario del transformador.
Si el devanado secundario tiene una resistencia de 0,3 ohmios, entonces la caída de tensión en él en el momento en que se activan los contactores será de 0,3 x 60 = 18 V. Entonces, la tensión de alimentación de los contactores será de solo 6 V (ver Fig. 55.9 ), y es posible que no funcionen.
Al mismo tiempo, tanto el transformador como el cableado se sobrecalentarán y los contactores comenzarán a emitir un zumbido, pero no podrán pasar al modo de espera, que continuará hasta que se funda el fusible o se dispare el interruptor automático.

Si el devanado secundario del transformador tiene una resistencia de 0,2 ohm, en el momento en que se encienden los contactores, la caída de voltaje en él será de 0,2 x 60 = 12 V. En este caso, los contactores se alimentarán solo con 12 V. en lugar de 24 V, y no hay forma de afirmar que funcionarán sin |jj| jardines. Si no funcionan, la corriente en el circuito permanecerá anormalmente alta, tal como en el ejemplo anterior.
El problema de la resistencia devanado secundario explica por qué el voltaje sin carga a la salida de un transformador es mayor que el voltaje bajo carga. Cuanto mayor sea la corriente consumida, menor será el voltaje de salida.

En el ejemplo de la fig. 55.10 el transformador de 220/24 V tiene una potencia de 120 VA y se alimenta con una tensión de 220 V.
Cuando el transformador está entregando 5A, midiendo el voltaje de salida nos da 24V (24 x 5 = 120VA).
Sin embargo, cuando la corriente extraída cae a 1 A, el voltaje de salida aumenta, alcanzando, por ejemplo, 27 V. Este voltaje es causado por la resistencia del cable secundario.

Si la corriente cae, el voltaje de salida aumenta. Por el contrario, si la corriente consumida es superior a 5 A, la tensión de salida cae por debajo de los 24 V y el transformador comienza a sobrecalentarse (recuerde que el calentamiento depende del cuadrado de la corriente).
Entonces, un transformador demasiado pequeño puede causar serios problemas: ¡así que no puede descuidar la selección de transformadores de potencia!

3) ¿Cómo configurar un relé térmico?

El relé de protección térmica está diseñado principalmente para proteger el motor contra sobrecorriente menor pero continua. Recuerde que el motor se calienta en proporción al cuadrado de la corriente consumida (P = R x I2). Por lo tanto, si la corriente consumida aumenta 2 veces (ver Fig. 55.11), el calentamiento del motor aumenta 4 veces.
Por supuesto, la opción ideal para la protección térmica sería una opción en la que el motor se desconectaría muy rápidamente de la red cuando se excediera el valor de corriente especificado. Sin embargo, en este caso, el relé de protección térmica puede operar en el modo de arranque, cuando la intensidad de la corriente, en algunos momentos, puede ser 8 veces superior al valor nominal. Por tanto, el diseño utilizado (basado en tres placas bimetálicas) permite arrancar el motor sin paradas no deseadas. Esto se logra instalando un elemento calefactor en el relé térmico, que se selecciona teniendo en cuenta el tiempo necesario para apagar el motor en función de la corriente que pasa por el elemento calefactor.

La curva de la fig. 55.12 está construido para el caso más favorable, cuando las placas bimetálicas del elemento calefactor ya están calientes (si estas placas están frías, el tiempo de disparo aumenta). Para un relé térmico ajustado a 10 A, no hay ningún disparo a 10 A, lo que parece bastante normal. Si la corriente sube a 15 A, el relé térmico apagará el motor después de unos 80 segundos. Con una corriente de 40 A, el disparo ocurrirá después de 6 s, y con una corriente de 60 A, después de 3 s.
Considere ahora una curva construida para un relé ajustado a los mismos 10 A, pero para el caso en que un relé térmico debe proteger un motor trifásico en caso de falla de fase (el motor solo funciona con dos devanados).

Si los dos devanados restantes consumen 10 A, el relé térmico apagará el motor en aproximadamente 240 segundos (4 minutos). Si la corriente sube a 15 A, el disparo se producirá después de unos 40 segundos. A una corriente de 20 A, el relé térmico tardará 18 segundos en apagar el motor, durante 60 A, 3 segundos.
Como puede ver, un relé térmico ajustado a 10 A, en caso de anomalías, apaga el motor protegido después de un período de tiempo suficientemente largo.
Por lo tanto, el relé térmico nunca debe ajustarse a un valor de corriente superior al valor nominal (indicado en una placa adherida a la carcasa del motor).

A menudo sucede que el motor consume menos corriente que la indicada en su caja. Esto se debe a que la corriente indicada en la caja corresponde a la corriente consumida durante valor nominal potencia desarrollada por el motor. Por ejemplo, un compresor equipado con un condensador enfriado por aire consume menos corriente en invierno (presión de condensación más baja) que en verano (presión de condensación más alta). En este caso, el relé de protección térmica debe configurarse al valor máximo de la corriente absorbida, sin embargo, sin exceder la corriente indicada en la carcasa (de lo contrario, ¿para qué sirve la placa de características del motor?).
En el motor presentado se produce un sobrecalentamiento. Al mismo tiempo, el relé térmico no puede responder a un aumento anormal de la temperatura del motor o de sus devanados.
Lo mismo sucederá si la carcasa del motor de aletas se ensucia en exceso: la refrigeración de los devanados se deteriorará y el motor comenzará a sobrecalentarse. En este caso, el relé de protección térmica tampoco podrá hacer nada, ya que el consumo de corriente no aumenta. Solo la protección térmica incorporada (proporcionada por el desarrollador) puede detectar un aumento de temperatura peligroso y apagar el motor a tiempo.

Por otro lado, un aumento en la corriente consumida por el motor puede ser causado por fallas mecánicas (por ejemplo, un rodamiento agarrotado en el motor o en la máquina accionada). Este aumento de corriente (que se producirá con bastante lentitud, al mismo ritmo que el aumento de la fuerza de rozamiento en el cojinete), tarde o temprano, provocará el disparo del motor por el relé térmico o la protección térmica incorporada, si existe (en este caso, el motor está equipado con un sistema de seguridad térmica dual, que puede ser tanto más útil cuanto que el motor es el elemento más importante de la instalación).
Para complementar nuestra información sobre los relés térmicos, recordamos que realizan sus funciones para cada uno de los devanados por separado. Esto significa que si 3 tiras bimetálicas se calientan de manera diferente (por ejemplo, si uno de los devanados se rompe, los otros dos se calientan), el relé apaga el motor (ver la curva en la Fig. 55.13).



La función de un relé diferencial fase a fase, que luego es realizada por un relé térmico, proporciona ventajas innegables cuando se utiliza motor trifasico(ver pos. 1 en fig. 55.15), sin embargo, requiere un esquema eléctrico especial en caso de utilizar un motor monofásico.
De hecho, si conecta el relé como se muestra en la pos. 2 higo. 55.15, la placa derecha no se calentará y unos minutos después del inicio de la operación, el relé apagará el motor.

Es decir, el relé debe conectarse de tal manera que las tres placas bimetálicas pasen la misma corriente (ver pos. 3 en la Fig. 55.15).
Finalmente, recordamos que el relé térmico es completamente inútil para la protección contra el sobrecalentamiento de los calentadores eléctricos, ya que este tipo de consumidor está diseñado para una corriente constante (I \u003d U / R). Si hay un cortocircuito en el calentador eléctrico, mucho más herramienta eficaz su protección es un simple fusible, que, además, es mucho más económico.

4) ¿Para qué sirven los fusibles de las series gl y aM?
Hemos visto que el relé térmico sirve para proteger el motor de un continuo pero ligero exceso de la corriente nominal. Sin embargo, en caso cortocircuito consumidor, el relé térmico será demasiado inercial y la enorme corriente que pasa por el circuito durante un cortocircuito puede provocar daños importantes (fusión de alambres y cables, fuego). Por lo tanto, se utilizan fusibles para proteger la instalación de cortocircuitos.

Considere la curva de operación de un fusible industrial serie gl clasificado en 10 A (vea la figura 55.16).
Con una corriente de 10 A pasando por este fusible, este nunca se derretirá (lo que a priori parece normal). Si la corriente llega a 25 A, el fusible se derretirá después de 6 segundos, y a 60 A, después de 0,1 segundos.
Dicho fusible no se puede utilizar para proteger un cortocircuito de un motor con una corriente nominal de 10 A. De hecho, si la corriente de arranque alcanza los 60 A y la duración del período de arranque supera los 0,1 segundos (lo que sucede muy a menudo), el fusible se derretirá en el primer intento de arrancar el motor.

Por lo tanto, esta serie de fusibles (gl) se puede utilizar para proteger contra cortocircuitos a tales consumidores, en los que la corriente de arranque no difiere en absoluto de la corriente nominal (por ejemplo, calentadores eléctricos), o la duración del período de arranque es extremadamente corto (por ejemplo, lámparas incandescentes, como las que se muestran en la figura 54.39).

Considere ahora la curva de un fusible de la serie aM (compatible con el motor), también clasificado en 10 A (ver Fig. 55.17).
Se puede observar que el fusible de esta serie es capaz de soportar una corriente de 25 A indefinidamente sin desconectar el consumidor. Cuando lo atraviesa una corriente de 60 A, resiste 10 segundos antes de fundirse (en lugar de los 0,1 s de la serie gl), lo que es suficiente para arrancar el motor. Por otro lado, si se produce un cortocircuito, muy rápidamente desconectará la red del consumidor, limitando la corriente de cortocircuito a un valor perfectamente aceptable.
Por lo tanto, esta serie de fusibles (aM) está destinada a la protección contra cortocircuitos de consumidores que tienen un largo período de corriente de arranque (por ejemplo, motores eléctricos) o que se caracterizan por una corriente de arranque muy alta con una duración corta (por ejemplo, devanado primario transformador, que es menos común).
La selección de fusibles (y de los disyuntores electromagnéticos que cada vez más los sustituyen) es una tarea bastante complicada y muchas veces no del todo comprendida, aunque pueden ser la causa de muchas anomalías en el funcionamiento de la instalación. Por lo tanto, el autor le anima a estudiar la numerosa documentación técnica de varios fabricantes de estos dispositivos si desea aumentar sus conocimientos en esta área.
“Actualmente son muy utilizados los disyuntores regulables de protección de motor, que combinan las funciones de un relé térmico y fusibles tipo aM, lo que permite, con la correcta selección y configuración de la máquina, proteger de forma fiable el motor. Por tanto, todo lo anterior acerca de los relés térmicos y los fusibles tipo aM también se pueden atribuir a los interruptores automáticos ajustables de protección del motor. Sin embargo, al elegir un interruptor automático, le recomendamos que siga estrictamente las recomendaciones del fabricante.

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Caída de tensión de red

Por lo que hay una caída de voltaje en la red eléctrica. Entonces, como puede ver en las figuras, todas las redes son secuenciales. Y cuanto más lejos del punto de distribución, menos voltaje llega al consumidor. Esto se hace para ahorrar significativamente cables. Todas las secciones se calculan de tal manera que llegue el mismo voltaje a todos los consumidores. Y cuando la red es nueva, esto es lo que sucede. Pero con el tiempo, las redes se desgastan, la conductividad de los cables se deteriora, aparecen torceduras y la red se sobrecarga. Y al final obtenemos una fuerte caída de voltaje, esta situación se muestra en las figuras. En el TP, el voltaje comienza a aumentar. Para que los últimos consumidores obtengan al menos algo. Al mismo tiempo, los aparatos eléctricos comienzan a fallar en los primeros consumidores debido al alto voltaje. En tales situaciones, solo un estabilizador de voltaje puede ayudar. A Alto voltaje vuelca el exceso en la red, como un reductor. A bajo voltaje El estabilizador bombea voltaje de la red como una bomba. En una red eléctrica antigua o larga, también es necesario instalar estabilizadores de voltaje para cada consumidor para igualar el desequilibrio en la red. Pero esto ya lo hacen los propios consumidores.

¿Por qué se produce la caída de tensión en la red?

1. Las redes de energía aérea se instalan desde alambre de aluminio sin aislamiento. Con el tiempo, el aluminio, si pasa una corriente a través de él, deteriora sus propiedades conductoras, destruye celda de cristal, aumenta la resistencia.

2. Los electricistas locales, por regla general, usan torsión ordinaria en lugar de pernos cuando conectan los cables, lo que agrega resistencia a la corriente.

3. Cuando la red está sobrecargada. La sección transversal de los cables limita la corriente que se puede iniciar a través de ellos.

Cortes de energía, caídas de voltaje a largo plazo en la red eléctrica o sus caídas repentinas: cada uno de nosotros nos hemos encontrado repetidamente con este tipo de fenómenos. Además de los inconvenientes y los nervios desperdiciados, tales situaciones amenazan con fallas en los electrodomésticos y, en consecuencia, grandes costos imprevistos. ¿Por qué cae el voltaje, cómo se manifiesta y cómo evitar sus fluctuaciones? Averigüémoslo.

Carga de energía excesiva

Una disminución significativa en el nivel de voltaje en la red eléctrica se indica mediante la luz tenue de las lámparas incandescentes, operación interrumpida o apagado electrodomésticos y ferretería. La razón principal de este fenómeno es el envejecimiento de las líneas eléctricas.

El hecho es que aerolíneas, que suministran electricidad a casas privadas y casas de verano, se diseñaron y construyeron hace bastante tiempo, cuando la carga en una casa no superaba los 1-2 kW. Sin embargo, los electrodomésticos en una casa moderna, incluso en una casa de campo, consumen varias veces más, por lo que las líneas eléctricas simplemente no pueden proporcionar físicamente el nivel de voltaje requerido.

Además, los cables están expuestos. factores externos- precipitación, un cambio brusco de temperatura, por lo que los contactos se rompen en los puntos de sus conexiones y hay pérdidas de electricidad. Para deshacerse de las fluctuaciones de voltaje en una casa de campo y mantener seguros los aparatos eléctricos, se utilizan, cuya tarea es suavizar tales caídas.

Fluctuaciones de tensión en la red

La situación es la siguiente: si la carga en la línea eléctrica es baja, el voltaje no supera la norma: 210-230 V, y cuando la carga comienza a crecer, el voltaje cae a 120-130 V críticos. ingenieros eléctricos para evitar tal caída, en la que aparatos eléctricos se niegan a trabajar, suministran voltaje del transformador al nivel de 250-260V, es decir con alguna reserva. Como resultado (si estamos hablando de una asociación de dacha), los fines de semana, cuando aumenta la carga en la red eléctrica, el nivel de voltaje cae significativamente, y el domingo por la noche o el lunes aumenta bruscamente a 250 V o más, lo que a menudo conduce a averías de electrodomésticos.

Los propietarios de casas ubicadas cerca de la subestación y, por el contrario, en la medida de lo posible, son los que más sufren. En el primero, la tensión aumenta casi constantemente, mientras que en el segundo se reduce, lo que en ambos casos no conduce a nada bueno. Es por eso que los expertos recomiendan instalar dispositivos especiales que puedan mantener el nivel de voltaje dentro de límites aceptables. El más simple a la entrada de la red eléctrica elimina por completo los problemas causados ​​por las subidas de tensión y permite a los propietarios utilizar cualquier técnica con absoluta tranquilidad.