1) Quali sono le conseguenze dell'aumento della tensione nella rete?
Tutti i produttori di apparecchiature elettriche forniscono una gamma accettabile di variazioni della tensione di alimentazione, all'interno della quale le loro apparecchiature funzionano normalmente. Ad esempio, se il dispositivo può funzionare ad una tensione di 220 V ± 10%, ciò significa che la tensione di alimentazione minima è 220 - 22 = 198 V, e la massima è 220 + 22 = 242 V. È chiaro che se il la tensione di alimentazione è inferiore a 198 V o superiore a 242 V, lo sviluppatore non può garantire lavoro normale del tuo dispositivo.
problema sovratensione abbastanza facile da capire, perché in tutti i casi, qualunque sia la tipologia di utenza, la sovratensione porta sempre ad un aumento della corrente consumata. Se la sovratensione è significativa, o continua nel tempo, la protezione dell'utenza dal surriscaldamento è compito delle sicurezze termiche ed elettromagnetiche. Se la sovratensione è debole, breve o che si verifica raramente, il consumatore, di norma, non è in pericolo.
D'altra parte, se la sovratensione è molto significativa (ad esempio, durante una scarica di un fulmine può superare molti milioni di volt), il picco di corrente può essere tale che il consumatore si brucerà prima che il picco reagisca a questo picco.
Se una lampadina da 24 V / 3 W viene alimentata a 24 V (vedi Fig. 55.1), si accende consumando 3 W di potenza. Tuttavia, se viene applicata una tensione di 240 V (cioè 10 volte di più), si brucia istantaneamente. Questo perché il consumo di energia è proporzionale al quadrato della tensione (P = U2 / R). Quindi, collegando una lampadina a una fonte di alimentazione con una tensione di 10 volte la tensione nominale, le facciamo assorbire una potenza aumentata di 100 volte (cioè 300 watt, che corrisponde a un piccolo riscaldatore elettrico).

2) Quali sono le conseguenze di una caduta di tensione nella rete?

In caso di caduta di tensione, il problema della determinazione delle conseguenze è molto più difficile, poiché le conseguenze dipendono dal tipo di consumatore di energia elettrica. In generale si possono distinguere due categorie principali di consumatori: tipo di resistenza e tipo di motore.
Per il consumatore di tipo di resistenza,
la caduta di tensione porta sempre a una diminuzione equivalente del consumo di corrente (ricorda la legge di Ohm: I \u003d U
Quindi, a bassa tensione, la resistenza consuma una corrente più debole, che non lo è
non comporta assolutamente alcun pericolo
la gravità del suo danno. Ad esempio (cfr
Riso. 55.2), un resistore che consuma 300 W a 240 V consumerà solo 3 W se alimentato a 24 V! Naturalmente, questo può essere molto negativo quando si tratta, ad esempio, di un riscaldatore del basamento del compressore elettrico!

Per il consumatore del tipo di motore, è necessario distinguere tra motori che azionano dispositivi con un grande momento di resistenza (vedi Fig. 55.3), ad esempio pistone compressori frigoriferi e motori di azionamento per meccanismi a basso momento resistente (ad esempio un ventilatore assiale, per il quale è sufficiente un leggero colpo di vento per ruotare).
I ventilatori centrifughi rientrano in queste due categorie, ma la maggior parte di essi ha caratteristiche che rendono difficile sopportare un calo notevole della tensione di alimentazione. Pertanto, sono generalmente classificati come unità con un grande momento di resistenza.

Ricordiamo innanzitutto che il momento sull'albero motore, cioè la sua capacità di mettere in moto qualsiasi unità, dipende dal quadrato della tensione di alimentazione.
Quindi, se il motore è progettato per funzionare a una tensione di 220 V, in caso di caduta di tensione a PO V (cioè 2 volte inferiore), la sua coppia sull'albero diminuirà di 4 volte (vedi Fig. 55.4).
Se durante la caduta di tensione il momento di resistenza della macchina condotta è molto elevato (es. compressore), il motore si ferma. Allo stesso tempo, inizia a consumare una corrente pari alla corrente di avviamento, e ciò si verifica durante l'intero periodo dell'arresto forzato. Di conseguenza, il motore si surriscalda pericolosamente e si può solo sperare che la protezione integrata o il relè di protezione termica interromperanno l'alimentazione molto rapidamente.
Se invece il momento resistivo del dispositivo azionato è basso (ad esempio un piccolo ventilatore assiale), una diminuzione della tensione di alimentazione provoca una diminuzione della velocità di rotazione, perché il motore ha meno potenza disponibile.
È proprio questa proprietà che viene utilizzata nella maggior parte dei motori a più velocità che ruotano i ventilatori nei singoli condizionatori d'aria (vedi Fig. 55.5).
Nella posizione HI (alta velocità), la resistenza è in cortocircuito e al motore viene fornita 220 V. Ruota alla velocità nominale.
Nella posizione MC (bassa velocità), la resistenza è in serie con l'avvolgimento del motore, il che provoca una notevole caduta di tensione attraverso il motore. La coppia sull'albero diminuisce e la ventola gira a velocità ridotta.

Allo stesso tempo, diminuisce anche la corrente consumata. Questa proprietà è ampiamente utilizzata nella produzione di regolatori di velocità elettronici basati su tiristori, specificamente progettati per controllare la pressione di condensazione variando la velocità di rotazione dei ventilatori assiali. installato in condensatori ad aria (vedi Fig. 55.6).
Questi regolatori, a volte chiamati valvole di corrente o convertitori, funzionano, come la maggior parte dei regolatori di limitazione, sul principio di "tagliare" parte dell'ampiezza corrente alternata.

Pos. IO. Alta pressione condensa, il regolatore di velocità salta completamente i semicicli di rete. La tensione ai morsetti del motore (corrispondente all'area ombreggiata) è uguale alla tensione di rete e il motore ruota alla massima velocità, consumando corrente nominale.
Pos. 2. La pressione di condensazione diminuisce e il regolatore si attiva, interrompendo una parte di ogni semiciclo che entra nel motore (in ogni semiciclo, interrompe l'alimentazione per un breve momento). La tensione media ai terminali del motore diminuisce (vedi area ombreggiata) e la velocità, oltre alla corrente assorbita, cala.
Pos. 3. Se la media tensione diventa così debole che la coppia del motore è inferiore alla coppia di resistenza della ventola, il motore si arresta e inizia a riscaldarsi. Pertanto, i regolatori di velocità vengono generalmente regolati sul valore massimo consentito della velocità minima.
Nota. Il metodo di "tagliare" parte dell'ampiezza AC può essere utilizzato solo quando motori monofase progettato per azionare unità con coppia a bassa resistenza. Se si tratta di motori trifase (per l'azionamento di macchine con momento resistivo elevato), è necessario utilizzare motori a più velocità (vedere paragrafo 65) oppure convertitori di frequenza, molto più costosi e ingombranti, o motori corrente continua(questi due tipi di apparecchiature sono utilizzati con dispositivi di tipo "Inverter").
Cadute di tensione possono verificarsi anche nella rete di un sistema di alimentazione esterno: siamo ben consapevoli delle conseguenze di un'interruzione di corrente a breve termine o caduta di tensione, che porta ad una diminuzione della luminosità dell'illuminazione. Sappiamo inoltre che è necessario seguire le regole per la scelta della dimensione dei cavi di alimentazione per limitare la caduta di tensione ai capi di essi ad un valore accettabile. Tuttavia, a volte la caduta di tensione può avere altre cause che non sono direttamente correlate alle perdite di tensione nei cavi di alimentazione.

Ad esempio, la bobina dell'elettromagnete di un relè a 24 V (abbastanza ordinario), che consente di controllare un piccolo contattore, mostrato in fig. 55.7, al momento del funzionamento dell'elettromagnete, consuma una corrente di 3 A e in modalità di mantenimento la corrente consumata è 0,3 A (cioè 10 volte inferiore).
Cioè, l'elettromagnete, quando acceso, consuma una corrente pari a dieci volte la corrente della modalità di mantenimento. Sebbene il tempo di accensione sia molto breve (circa 20 ms), questo a volte può avere un effetto notevole nei circuiti di controllo di grandi dimensioni con molti contattori o relè.

Contiene 20 contattori, da C1 a C20 (poiché la dimensione della pagina è limitata, i contattori da C2 a C19 non sono mostrati nello schema).
Dopo aver spento la corrente, tutti i 20 contattori sono in modalità standby. Non appena la corrente si accende, lavoreranno contemporaneamente.
Poiché ogni contattore consuma 3 A quando attivato, una corrente pari a 3 x 20 = 60 A scorrerà attraverso l'avvolgimento secondario del trasformatore!
Se l'avvolgimento secondario ha una resistenza di 0,3 ohm, la caduta di tensione ai suoi capi nel momento in cui i contattori azionano sarà 0,3 x 60 = 18 V. Quindi la tensione di alimentazione dei contattori sarà di soli 6 V (vedi Fig. 55.9) e potrebbero non funzionare.
Allo stesso tempo, sia il trasformatore che il cablaggio si surriscalderanno e i contattori inizieranno a ronzare, ma non saranno in grado di passare alla modalità di attesa, che continuerà fino a quando il fusibile non si brucia o l'interruttore automatico scatta.

Se l'avvolgimento secondario del trasformatore ha una resistenza di 0,2 Ohm, nel momento in cui i contattori sono accesi, la caduta di tensione su di esso sarà 0,2 x 60 \u003d 12 V. In questo caso, i contattori saranno alimentati solo da 12 V invece di 24 V, e non c'è modo di affermare che non funzioneranno |jj| motivi. Se non funzionano, la corrente nel circuito rimarrà anormalmente alta, proprio come nell'esempio precedente.
Il problema della resistenza avvolgimento secondario spiega perché la tensione a vuoto all'uscita di un trasformatore è maggiore della tensione sotto carico. Maggiore è la corrente assorbita, minore è la tensione di uscita.

Nell'esempio di fig. 55.10 il trasformatore 220/24 V ha una potenza di 120 VA ed è alimentato con una tensione di 220 V.
Quando il trasformatore eroga 5 A, la misurazione della tensione di uscita fornisce 24 V (24 x 5 = 120 VA).
Tuttavia, quando la corrente assorbita scende a 1 A, la tensione di uscita aumenta, raggiungendo, ad esempio, 27 V. Questa tensione è causata dalla resistenza del filo secondario.

Se la corrente diminuisce, la tensione di uscita aumenta. Se invece la corrente assorbita è maggiore di 5 A, la tensione di uscita scende sotto i 24 V e il trasformatore inizia a surriscaldarsi (ricordiamo che il riscaldamento dipende dal quadrato della corrente).
Quindi, un trasformatore troppo piccolo può causare problemi seri: quindi non puoi trascurare la scelta dei trasformatori di potenza!

3) Come impostare un relè termico?

Il relè di protezione termica è progettato principalmente per proteggere il motore da sovracorrenti lievi ma continue. Ricordiamo che il motore si riscalda in proporzione al quadrato della corrente consumata (P = R x I2). Pertanto, se la corrente consumata aumenta di 2 volte (vedi Fig. 55.11), il riscaldamento del motore aumenta di 4 volte.
Naturalmente, l'opzione ideale per la protezione termica sarebbe un'opzione in cui il motore verrebbe scollegato molto rapidamente dalla rete al superamento del valore di corrente specificato. Tuttavia, in questo caso, il relè di protezione termica può funzionare nella modalità di avviamento, quando l'intensità della corrente, in alcuni momenti, può essere 8 volte superiore al valore nominale. Pertanto, il design utilizzato (basato su tre piastre bimetalliche) consente di avviare il motore senza arresti indesiderati. Ciò si ottiene installando un elemento riscaldante nel relè termico, che viene selezionato tenendo conto del tempo necessario per spegnere il motore in base alla corrente che passa attraverso l'elemento riscaldante.

La curva in fig. 55.12 è costruito per il caso più favorevole, quando le piastre bimetalliche dell'elemento riscaldante sono già calde (se queste piastre sono fredde, il tempo di intervento aumenta). Per un relè termico impostato su 10 A, non c'è alcun intervento a 10 A, il che sembra essere abbastanza normale. Se la corrente sale a 15 A, il relè termico spegnerà il motore dopo circa 80 secondi. Con una corrente di 40 A, l'intervento avverrà dopo 6 s e con una corrente di 60 A, dopo 3 s.
Consideriamo ora una curva realizzata per un relè impostato sugli stessi 10 A, ma nel caso in cui un relè termico debba proteggere un motore trifase in caso di mancanza di fase (il motore funziona solo con due avvolgimenti).

Se i restanti due avvolgimenti assorbono 10 A, il relè termico spegnerà il motore in circa 240 secondi (4 minuti). Se la corrente sale a 15 A, lo scatto avverrà dopo circa 40 secondi. Con una corrente di 20 A, il relè termico impiegherà 18 secondi per spegnere il motore, per 60 A - 3 secondi.
Come si può notare, un relè termico impostato a 10 A, in caso di anomalie, spegne il motore protetto dopo un periodo di tempo sufficientemente lungo.
Pertanto, il relè termico non deve mai essere impostato su un valore di corrente superiore al valore nominale (riportato su una targhetta attaccata alla carcassa del motore).

Accade spesso che il motore assorba meno corrente di quella indicata sulla sua custodia. Questo perché la corrente indicata sulla custodia corrisponde alla corrente consumata durante valore nominale potenza sviluppata dal motore. Ad esempio, un compressore dotato di condensatore raffreddato ad aria assorbe meno corrente in inverno (pressione di condensazione inferiore) che in estate (pressione di condensazione maggiore). In questo caso il relè di protezione termica deve essere tarato al valore massimo della corrente assorbita, comunque non superiore a quella indicata sulla custodia (altrimenti a cosa serve la targa del motore?).
Nel motore presentato, è causato il surriscaldamento. Allo stesso tempo, il relè termico non può rispondere ad un aumento anomalo della temperatura del motore o dei suoi avvolgimenti.
La stessa cosa accadrà se l'alloggiamento del motore alettato si sporca eccessivamente: il raffreddamento degli avvolgimenti si deteriorerà e il motore inizierà a surriscaldarsi. In questo caso, anche il relè di protezione termica non sarà in grado di fare nulla, poiché il consumo di corrente non aumenta. Solo la protezione termica integrata (fornita dallo sviluppatore) è in grado di rilevare un pericoloso aumento di temperatura e spegnere il motore in tempo.

D'altra parte, un aumento della corrente assorbita dal motore può essere causato da guasti meccanici (ad esempio un cuscinetto grippato nel motore o nella macchina azionata). Questo aumento di corrente (che avverrà abbastanza lentamente, alla stessa velocità dell'aumento della forza di attrito nel cuscinetto), prima o poi, farà scattare il motore a causa del relè termico o della protezione termica incorporata, se esiste (in questo caso il motore è dotato di un doppio sistema di sicurezza termica, che può essere tanto più utile in quanto il motore è l'elemento più importante dell'impianto).
Per integrare le nostre informazioni sui relè termici, ricordiamo che svolgono le loro funzioni per ciascuno degli avvolgimenti separatamente. Ciò significa che se 3 strisce bimetalliche si riscaldano in modo diverso (ad esempio se uno degli avvolgimenti si rompe, gli altri due si scaldano), il relè spegne il motore (vedi curva in Fig. 55.13).



La funzione di un relè differenziale fase-fase, che viene poi svolta da un relè termico, offre vantaggi innegabili quando utilizzato motore trifase(vedi pos. 1 in fig. 55.15), tuttavia, richiede uno schema elettrico speciale nel caso di utilizzo di un motore monofase.
Infatti se si collega il relè come mostrato in pos. 2 fig. 55.15, la piastra destra non si scalda e pochi minuti dopo l'inizio del funzionamento il relè spegnerà il motore.

Cioè, il relè deve essere collegato in modo tale che tutte e tre le piastre bimetalliche passino la stessa corrente (vedi pos. 3 in Fig. 55.15).
Infine, ricordiamo che il relè termico è completamente inutile per la protezione contro il surriscaldamento dei riscaldatori elettrici, poiché questo tipo di utenza è progettato per corrente costante (I \u003d U / R). Se si verifica un cortocircuito nel riscaldatore elettrico, molto di più strumento efficace la sua protezione è un semplice fusibile, che peraltro è molto più economico.

4) A cosa servono i fusibili serie gl e aM?
Abbiamo visto che il relè termico serve a proteggere il motore da un continuo ma lieve eccesso di corrente nominale. Tuttavia, nel caso corto circuito consumatore, il relè termico sarà troppo inerziale e l'enorme corrente che passa nel circuito durante un cortocircuito può causare danni significativi (fusione di fili e cavi, incendio). Pertanto, i fusibili vengono utilizzati per proteggere l'installazione dai cortocircuiti.

Si consideri la curva di funzionamento di un fusibile industriale della serie gl da 10 A (vedere la Figura 55.16).
Con una corrente di 10 A che passa attraverso questo fusibile, quest'ultimo non si scioglierà mai (cosa che a priori sembra essere normale). Se la corrente raggiunge 25 A, il fusibile si scioglierà dopo 6 secondi e a 60 A dopo 0,1 secondi.
Tale fusibile non può essere utilizzato per proteggere un cortocircuito di un motore con corrente nominale di 10 A. Infatti, se la corrente di spunto raggiunge i 60 A e la durata del periodo di avviamento supera 0,1 secondi (cosa che accade molto spesso), il il fusibile si scioglierà al primo tentativo di avviare il motore.

Pertanto, questa serie di fusibili (gl) può essere utilizzata per proteggere dai cortocircuiti tali utenze, in cui la corrente di avviamento non differisce affatto dalla corrente nominale (ad esempio riscaldatori elettrici) o dalla durata del periodo di avviamento è estremamente corto (ad esempio lampade ad incandescenza, come quelle mostrate in Fig. 54.39).

Consideriamo ora la curva di un fusibile serie aM (compatibile con il motore), anch'esso da 10 A (vedi Fig. 55.17).
Si può notare che il fusibile di questa serie è in grado di sopportare una corrente di 25 A indefinitamente senza disconnettere l'utenza. Quando una corrente di 60 A lo attraversa, resiste 10 secondi prima di sciogliersi (invece di 0,1 s per la serie gl), che è abbastanza per avviare il motore. D'altra parte, se si verifica un cortocircuito, disconnetterà molto rapidamente la rete dall'utenza, limitando la corrente di cortocircuito a un valore perfettamente accettabile.
Pertanto, questa serie di fusibili (aM) è destinata alla protezione contro il cortocircuito di utenze con un lungo periodo di spunto di corrente (es. motori elettrici) o caratterizzate da una corrente di spunto molto elevata con breve durata (es. avvolgimento primario trasformatore, che è meno comune).
La scelta dei fusibili (e degli interruttori elettromagnetici che sempre più li sostituiscono) è un compito piuttosto complicato e spesso non del tutto compreso, sebbene possano essere causa di molte anomalie nel funzionamento dell'impianto. Pertanto, l'autore ti incoraggia a studiare la numerosissima documentazione tecnica dei vari produttori di questi dispositivi se desideri approfondire le tue conoscenze in questo settore.
"Attualmente sono ampiamente utilizzati interruttori automatici di protezione motore regolabili, che combinano le funzioni di un relè termico e di fusibili di tipo aM, che consentono, con la corretta selezione e configurazione della macchina, di proteggere in modo affidabile il motore. Pertanto, tutto quanto sopra sui relè termici e sui fusibili di tipo aM possono essere attribuiti anche agli interruttori automatici di protezione del motore regolabili. Tuttavia, quando si sceglie un interruttore automatico, si consiglia di seguire rigorosamente le raccomandazioni del produttore.

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Caduta di tensione di rete

A causa di ciò che c'è una caduta di tensione nella rete. Quindi, come puoi vedere dalle figure, tutte le reti sono sequenziali. E più lontano dal punto di distribuzione, minore è la tensione che raggiunge il consumatore. Questo viene fatto per risparmiare in modo significativo i cavi. Tutte le sezioni sono calcolate in modo tale che la stessa tensione arrivi a tutti i consumatori. E quando la rete è nuova, ecco cosa succede. Ma nel tempo le reti si consumano, la conduttività dei fili si deteriora, compaiono torsioni e la rete è sovraccarica. E alla fine otteniamo una forte caduta di tensione, questa situazione è mostrata nelle figure. Al TP, la tensione inizia ad aumentare. In modo che gli ultimi consumatori ottengano almeno qualcosa. Allo stesso tempo, gli elettrodomestici iniziano a guastarsi ai primi consumatori a causa dell'alta tensione. In tali situazioni, solo uno stabilizzatore di tensione può aiutare. In alta tensione scarica l'eccesso nella rete, come un riduttore. In sottotensione Lo stabilizzatore scarica la tensione dalla rete come una pompa. In una rete elettrica vecchia o lunga, è inoltre necessario installare stabilizzatori di tensione per ogni utenza per equalizzare lo squilibrio nella rete. Ma questo è già fatto dai consumatori stessi.

Perché si verifica la caduta di tensione nella rete:

1. Vengono posate le reti di alimentazione aerea filo di alluminio senza isolamento. Nel tempo, l'alluminio, se viene attraversato da una corrente, deteriora le sue proprietà conduttive, distrugge cellula di cristallo, la resistenza aumenta.

2. Gli elettricisti locali, di norma, utilizzano la normale torsione anziché imbullonatura quando collegano i fili, il che aggiunge resistenza alla corrente.

3. Quando la rete è sovraccarica. La sezione trasversale dei fili limita la corrente che può essere avviata attraverso di essi.

Interruzioni di corrente, cali di tensione a lungo termine nella rete elettrica o suoi cali improvvisi: ognuno di noi ha ripetutamente riscontrato tali fenomeni. Oltre al disagio e allo spreco di nervi, tali situazioni minacciano di guasti agli apparecchi elettrici e, di conseguenza, ingenti costi imprevisti. Perché la tensione scende, come si manifesta e come evitarne le fluttuazioni? Scopriamolo.

Carico di potenza eccessivo

Una significativa diminuzione del livello di tensione nella rete è indicata dalla luce fioca delle lampade a incandescenza, dal funzionamento interrotto o dallo spegnimento elettrodomestici e hardware. La ragione principale di questo fenomeno è l'invecchiamento delle linee elettriche.

Il fatto è che linee aeree, che forniscono elettricità a case private e agriturismi, sono stati progettati e costruiti molto tempo fa, quando il carico su una casa non superava 1-2 kW. Tuttavia, gli elettrodomestici in una casa moderna, anche in una casa di campagna, consumano molte volte di più, quindi le linee elettriche semplicemente non possono fornire fisicamente il livello di tensione richiesto.

Inoltre, i fili sono scoperti fattori esterni- precipitazioni, un forte sbalzo di temperatura, a causa del quale i contatti si rompono nei punti dei loro collegamenti e si verificano perdite di energia elettrica. Per eliminare le fluttuazioni di tensione in una casa di campagna e mantenere al sicuro gli elettrodomestici, vengono utilizzati, il cui compito è appianare tali cadute.

Fluttuazioni di tensione nella rete

La situazione è la seguente: se il carico sulla linea elettrica è basso, la tensione non va oltre la norma - 210-230 V e quando il carico inizia a crescere, la tensione scende a 120-130 V critici. ingegneri elettrici per prevenire una tale caduta, in cui dispositivi elettrici si rifiutano di lavorare, forniscono tensione dal trasformatore a livello di 250-260 V, ad es. con qualche riserva. Di conseguenza (se stiamo parlando di una partnership di dacia), nei fine settimana, quando il carico sulla rete elettrica aumenta, il livello di tensione diminuisce in modo significativo e entro domenica sera o lunedì sale bruscamente a 250 V e oltre, il che molto spesso porta ai guasti degli elettrodomestici.

I proprietari di case situate vicino alla sottostazione e, al contrario, il più lontano possibile da essa, soffrono di più. Nel primo la tensione è quasi costantemente aumentata, mentre nel secondo si abbassa, cosa che in entrambi i casi non porta a nulla di buono. Ecco perché gli esperti raccomandano di installare dispositivi speciali in grado di mantenere il livello di tensione entro limiti accettabili. Quello più semplice all'ingresso della rete elettrica elimina completamente i problemi causati dagli sbalzi di tensione e consente ai proprietari di casa di utilizzare qualsiasi tecnica con assoluta tranquillità.