Инструменты, цифровые технологии, связь, измерения

Напряжение в розетке: как оценить качество

15 июня 2020 г. в 09:01

Для того, чтобы понять, насколько качественное напряжение поступает к нам в розетку, необходимы две вещи — знать стандарты качества и знать, как измерить эти стандарты. В статье я подробно расскажу, что такое качество напряжения и как измерить его характеристики. Это будет не теоретическая википедийная статья, а материал, максимально приближенный к реальной жизни.

Посмотрим, что мы можем измерить и посмотреть реально в питающей сети. Я приведу официальные стандарты качества и покажу, что в сети может происходить на самом деле.

Как и зачем оценивать качество напряжения в сети?

Действительно, зачем? Ведь достаточно нажать кнопку на пульте телевизора или воткнуть зарядное устройство айфона в розетку и пользоваться благами электрификации всей страны!

Но бывают моменты, когда что-то идет не так: крокодил не ловится, айфон не заряжается, кондиционер вместо прохлады выдает натужное гудение, а телевизор после щелчка не подает признаков жизни.

Тут собрались люди знающие, которые понимают, что значения основных параметров электрической сети — напряжения и частоты — можно узнать в первую очередь посредством мультиметра. Но что делать, если нужно посмотреть, что делается в розетке в течение суток? А что если нужно отследить скачок напряжения, который по времени гораздо короче интервала измерения мультиметра? Причем может быть так, что время появления этого артефакта неизвестно.

Обычно при любых проблемах с напряжением ставят стабилизаторы, но они помогают далеко не всегда. Ведь стабилизатор устраняет следствие, но не причину проблемы. А если происходит скачкообразное кратковременное изменение напряжения, то стабилизатор не только не поможет, но и усугубит положение.

И чтобы понять, что делать в том или ином случае — проверить качество контактов на вводе или поставить стабилизатор, — нужен анализатор качества электроэнергии (Power Quality Analyzer).

Анализатор качества электроэнергии дает полную картину того, что происходит в розетке.

Я использую в своей работе анализатор качества электрической энергии HIOKI 3197, фото которого будут приведены в статье.

Без анализатора качества часто вообще непонятно, что происходит в сети: какие помехи, импульсные перенапряжения и провалы, коэффициент мощности cos и так далее. Приходится действовать наугад, используя свой опыт и эксперименты. А с японцем HIOKI из Нагано все ясно-понятно. Для того, чтобы составить полную картину того, что творится в сети, прибор имеет клещи для измерения тока и зажимы для измерения напряжения, а также зажим для подключения к нейтрали. Итого — 7 точек подключения.

Анализатор качества электроэнергии
Анализатор качества электроэнергии

Реальный случай, когда без анализатора качества не обойтись. Контроллер в технологической линии периодически зависал и выдавал ошибки. Когда все перелопатили, а причину не нашли, на помощь пришел анализатор качества электроэнергии. После непродолжительного наблюдения напряжения 220 В, поступающего на питание контроллера, выяснилось, что причина в плохом контакте внутри сетевого фильтра.

Напряжение в электросети

Это самый важный параметр, определяющий в основном качество и характеристики всей энергосистемы.

Старый ГОСТ 13109-97 «Нормы качества электрической энергии в системах электроснабжения общего назначения» гласит, что действующее (или среднеквадратическое, что для синуса одинаково) фазное напряжение в питающей сети должно составлять 220±10 %=198...242 В.

Однако новый ГОСТ 29322-2014 «Напряжения стандартные» «повысил» напряжение до 230 В±10 % =207...253 В. При этом разрешено действие напряжения 220 В. Линейные напряжения (между фазами) будут соответственно 380 и 400 В.

Получается, что если напряжение в розетке «плавает» от 198 до 253 В, то это укладывается в норму.

Рассмотрим трехфазную систему питания. Пример того, что может происходить на вводе в электрошкаф, виден на экране анализатора качества электроэнергии HIOKI 3197.

Фазные напряжения в трехфазной сети
Фазные напряжения в трехфазной сети

На графиках видно, что уровень фазного напряжения колеблется около среднего уровня 238–240 В за время измерения 2 минуты. Судя по одинаковым провалам на всех фазах, за это время несколько раз включалась относительно мощная трехфазная нагрузка.

График напряжения, приведенный выше, может записываться в память прибора несколько дней. Таким образом, можно проанализировать, как меняется напряжение в течение суток, и подобрать стабилизатор. Либо вообще его не ставить, а отремонтировать электропроводку или предъявить претензии энергоснабжающей организации.

Кроме того (что очень важно!), можно зафиксировать и посмотреть все артефакты на напряжении. Например, скачки и провалы напряжения (последствия плохих контактов или помех), моменты пуска мощных приводов и т. д. Пороги событий устанавливаются в настройках. Пример экрана, на котором отображены события:

События и деталировка на экране анализатора качества электроэнергии
События и деталировка на экране анализатора качества электроэнергии

Ток в электросети

Когда-то в детстве отец мне купил мой первый тестер ТЛ-4М. Я мерил все подряд, пока мою голову не посетила «гениальная» идея — измерить ток в розетке. В итоге — выбило пробки, в тестере сгорел шунт, а я понял — ток измеряется всегда только через нагрузку. С тех пор средства измерения тока сильно шагнули вперед, и для этого используются только токовые клещи (трансформаторный метод), шунты практически не применяются.

Ток, точнее, его значение, форма и составляющие, значительно зависит от нагрузки. Например, вот как выглядит форма напряжения и тока при работе диммера:

Напряжение в сети и ток ЧЕРЕЗ диммер
Напряжение в сети и ток ЧЕРЕЗ диммер

Естественно, присутствуют гармоники тока и напряжения. Гармоники говорят о том, как отличаются формы напряжения и тока от синусоидальной.

Гармоники напряжения и тока
Гармоники напряжения и тока

Гармоники напряжения и тока можно увидеть в графическом виде, как на скрине выше, так и в виде таблицы — с 1-й до 50-й гармоники. И для однофазной, и для трехфазной сети.

Частота

Все знают, что частота питающего напряжения у нас в розетке равна 50 Гц. Это означает, что 50 раз в секунду все повторяется. Иначе говоря, длительность периода напряжения равна 20 мс. Если точнее, то согласно ГОСТ 29322-2014 частота напряжения должна быть 50±0,2 Гц. То есть от 49,8 до 50,2 Гц.

Пожалуй, частота — единственный параметр, на который ничего не влияет. И ее стабильность зависит только от работы электростанции. Вот как график частоты выглядит на экране анализатора качества электроэнергии:

Частота питающей сети
Частота питающей сети

Из графика видно, что частота отклоняется не более чем на 0,03 Гц от номинала, что с большим запасом укладывается в ГОСТ.

Заключение

HIOKI умеет гораздо больше, чем изложено в этой короткой статье. Например, служить в качестве эталонного электросчетчика и строить график потребляемой мощности, измерять коэффициент мощности cos и коэффициент реактивной мощности tg. Применение прибора обосновано при проведении энергоаудита и при выявлении сложных неисправностей оборудования.

Источник: Александр Ярошенко, автор блога SamElectric.ru. Опубликовано в журнале «Электротехнический рынок» №3 2020

👉 Подписывайтесь на Elec.ru. Мы есть в Телеграм, ВКонтакте и Одноклассниках

Ярошенко Александр Александрович
Все новости и публикации пользователя Ярошенко Александр в персональной ленте вашего личного кабинета на Elec.ru
Подписаться
Читайте также
Новости по теме
Объявления по теме

ПРОДАМ: Конфорка КЭТ-0, 13/2, 5 (РАДА)

Конфорки электрические чугунные КЭТ0,13/2,5 RADA Рабочее напряжение: 220 вольт. Число нагревательных элементов (ТЭНов): 2 шт Мощность: 2,5 кВт Размер: 430х300 мм Рабочая температура: 400 С* Масса:: 13 кг Конфорка (СБ) КЭТ-0,13/2,5 430×300 подходит для плит электрических ПЭС-2(Ш), ПЭС-4(Ш), ПЭ-804О(Ш), ПЭ-806О(Ш) производства РАДА. Цена 3350 руб с НДС. Гибкая система скидок! Звоните! Данилов Евгений. ООО ЧебЭнерго, г. Чебоксары.
Данилов Евгений · ЧебЭнерго · Вчера · Россия · Чувашская республика - Чувашия
Конфорка КЭТ-0, 13/2, 5 (РАДА)

ПРОДАМ: ТЛО-10 М2АС-0, 5/10Р-10/25-400/5 У2 б 40 кА

Номинальное напряжение, кВ 10 Наибольшее рабочее напряжение, кВ 12 Номинальный первичный ток, А 5; 7,5; 10; 11; 12; 13; 14; 16; 15; 18; 20; 22; 25; 27,5; 30; 32,5; 35; 37,5; 40; 50; 55; 60; 65; 70; 75; 80; 90; 100; 150; 200; 250; 300; 350; 400; 500; 550; 600; 650; 700; 750; 800; 900; 1000; 1050; 1100; 1150; 1200; 1250; 1300; 1400; 1500; 1550; 1600 Номинальный вторичный ток, А 1; 5 Номинальная частота, Гц 50; 60 Число вторичных обмоток до 4 Номинальные вторичные нагрузки cosϕ=0,8 обмотки для измерения, В·А от 1 до 50 обмотки для защиты, В·А от 1 до 50 Номинальный класс точности, согласно ГОСТ 7746 обмотки для измерений 0,2S; 0,2; 0,5S; 0,5; 1; 3 обмотки для защиты 5Р или 10Р Номинальная предельная кратность Кном вторичной обмотки для защиты от 2 до 30 Номинальный коэффициент безопасности приборов КБном обмотки для измерений от 3 до 30 Масса, кг, не более 21 Габаритные размеры, (ДхШхВ) 270×148×267 Трансформатор тока ТЛО-10 предназначен для установки в комплектные распределительные устройства (КРУ) внутренней установки, в сборные камеры одностороннего обслуживания (КСО) внутренней установки и является комплектующим изделием. Трансформатор тока обеспечивает передачу сигнала измерительной информации к измерительным приборам и устройствам защиты и управления, для изолирования цепей вторичных соединений от высокого напряжения в электрических установках переменного тока на класс напряжения до 10 кВ. Климатическое исполнение У, Т или УХЛ категория размещения 2 или 3 по ГОСТ 15150-69.
Павлов Виктор · ВолгаЭнергоКомплект · 15 апреля · Россия · Самарская обл
ТЛО-10 М2АС-0, 5/10Р-10/25-400/5 У2 б 40 кА

ПРОДАМ: Стабилизаторы трехфазные

Стабилизаторы напряжения предназначаются для выравнивая напряжения 220 вольт и поддержания такой стабилизации на протяжении всего эксплуатационного ресурса. Защищает оборудование и бытовую технику при скачке и просадке сетевого напряжения. Электрооборудование используется в загородных домах, городских квартирах, на дачах и объектах небольшой мощности. Так же у нас Вы можете заказать: Диагностика Вашей электросети и рекомендации по выбору оптимального стабилизатора напряжения. Производится осмотр сети. Замер напряжения при минимальном и максимальном энергопотреблении. Оценивается характер колебаний напряжения и даётся развернутая консультация по выбору электрооборудования. Монтаж и подключение стабилизатора(ов) в Вашей электросети. В состав работ входит: 1. Предпродажная проверка приобретаемого оборудования. 2. Демонтаж старого оборудования и монтаж нового. 3. Подключение к электросети, пуско-наладочные работы. Опытные менеджеры дают консультации по выбору электрооборудования совершенно бесплатно, достаточно указать свой номер телефона.
Киселев Николай · Stabili.ru · 7 апреля · Россия
Стабилизаторы трехфазные

ПРОДАМ: MBS1700R Преобразователь (датчик) давления

Постоянно реализуем преобразователи давления MBS1700R: Давление: относительное. • Основная приведенная погрешность: 0,5% ВПИ. • Электрическое подключение: штекер DIN 43650A. • Температура рабочей среды: –20…+85 °C. • Номинальное напряжение питания: 24 В пост. ток. • Материал, контактирующий со средой: нержавеющая сталь AISI 316L. • Класс защиты корпуса: IP65. Код для заказа Диапазон измерений Присоединение 060G6100R 0–6 бар G ¼ 060G6101R 0–10 бар G ¼ 060G6102R 0–16 бар G ¼ 060G6103R 0–25 бар G ¼ 060G6104R 0–6 бар G ½ 060G6105R 0–10 бар G ½ 060G6106R 0–16 бар G ½ 060G6107R 0–25 бар G ½ 060G6108R 0–60 бар G ¼ 060G6112R 0-100 бар G ¼ 060G6109R 0-160 бар G ¼ 060G6110R 0-250 бар G ¼ 060G6111R 0-400 бар G ¼
Карпенко Сергей · МТД проект · 18 марта · Россия · г Москва
МТД проект, ООО

ПРОДАМ: Стабилизаторы напряжения для дома

Продаём лучшие по соотношению цена/качество отечественные стабилизаторы напряжения 220В для дома — https://www.td-m.ru/resheniya/stabilizator_napryazheniya_220v_380v_dlya_doma_i_dachi/. Наиболее популярные торговые марки: ШТИЛЬ, LIDER (ЛИДЕР), PROGRESS (ПРОГРЕСС). Консультация, помощь в выборе стабилизатора напряжения, доставка, монтаж и подключение, гарантийное и сервисное сопровождение.
Бесперебойное Электроснабжение · Стабилизаторы напряжения ШТИЛЬ · 25 марта · Россия · г Москва
Стабилизаторы напряжения для дома
Компания «ФАТО Электрик» является производителем и прямым поставщиком низковольтной электротехнической продукции торговой марки HLT. На сегодняшний день ассортимент продукции бренда HLT уже включает в себя более 4000 наименований продукции. Офис и склад общей площадью свыше 1000 м2 находятся в Москве для удобства развития региональной сети дистрибьюции бренда. Фато Электрик осуществляет поставки не только по всей территории Российской Федерации, но и тесно сотрудничает с Республикой Беларусь.