В этой статье я подробно расскажу, что такое качество напряжения, и как измерить его характеристики.
Что важно, это будет не теоретическая википедийная статья, а статья, максимально приближенная к реальной жизни.
Статья не претендует на википедийность!
Если нужны академические знания, с ними можно ознакомиться в книгах и учебниках, которые выложены для свободного скачивания у меня на блоге, на странице Скачать.
Это будет возможно сделать благодаря применению Анализатора качества электроэнергии HIOKI 3197.
Этот замечательный прибор уже фигурировал в моих статьях – Падение напряжения в электросети и Работа ИБП в цепях управляющего напряжения.
Без Анализатора качества часто вообще непонятно, что происходит в сети – какие помехи, импульсные перенапряжения и провалы, коэффициент мощности cos φ, и так далее. Приходится действовать наугад, используя свой опыт и эксперименты. А с японцем HIOKI из Нагано всё ясно-понятно.
Если нет анализатора качества – в народе обычно ставят стабилизаторы и помехоподавляющие фильтры, но и они отнюдь не решают все проблемы, и там не так всё однозначно. Пишу об этом в статьях Про стабилизаторы.
Внешний вид анализатора качества
HIOKI 3197 имеет свой ЖК дисплей 240х320, может записывать данные, которые потом скидываются на компьютер. На компьютер ставится программа, в которой всё можно просматривать и анализировать, выложу скриншоты.
В Hioki шунты выглядят так:
Клеммы для измерения напряжения:
При помощи шунтов и клемм прибор получает полную картину того, что происходит в электросети.
Теперь теория, тесно переплетающаяся с практикой.
Из чего сделана электроэнергия?
Электроэнергия, которой питается потребитель, имеет несколько параметров, которые мы сейчас рассмотрим. Параметры эти существуют не просто так, сами по себе. Питающая сеть – это система, состоящая из нескольких частей, которые взаимосвязаны и влияют друг на друга. Основные составляющие системы электропитания:
- Генератор (источник) электроэнергии,
- Линия электропередачи,
- Нагрузка.
Нас, конечно же, интересует питание нагрузки. Итак, посмотрим, что мы можем измерить и посмотреть реально в питающей сети:
Напряжение
Это – самый важный параметр, определяющий в основном качество и характеристики всей энергосистемы. Будем рассматривать трехфазную систему, не смотря на то, что в быту мы привыкли к одной фазе.
Какое напряжение должно быть с сети по ГОСТ, я рассказал в другой статье на Дзене.
Что реально происходит в электросети, видно на экране анализатора качества электроэнергии Hioki 3197:
Напряжение колеблется около среднего уровня 395 В с отклонением 2..3 В за период измерения около 12 минут. Судя по одинаковым провалам на всех фазах, где-то примерно каждые пол минуты на 5-10 секунд включается мощная трехфазная нагрузка. Что бы это могло быть?
Это линейные напряжения, фазные в солидных сетях не измеряются. Но если это нужно, можно легко перевести фазное в линейное напряжение и обратно, используя формулу:
Для понимания – Uл = 380 В, Uф = 220 В, а формула “наоборот” будет выглядеть так:
График, приведенный выше, может записываться в память прибора и длиться до нескольких дней. Таким образом можно проанализировать, как меняется напряжение в течение суток, и подобрать стабилизатор, либо вообще его не ставить.
Кроме того (что очень важно!), можно зафиксировать и посмотреть все “артефакты” на напряжении. Например, скачки напряжения, провалы, пусковые токи, и т.д. Пороги событий устанавливаются в настройках.
Пример экрана, на котором отображены события:
Ток
Когда-то в детстве в "Кульспорттоварах" отец мне купил мой первый тестер – ТЛ-4М, за 40 рублей. Я мерил всё подряд, пока мою голову не посетила “гениальная” идея – измерить ток в розетке. Включил максимальный предел – 3 А, и…
В итоге – выбило пробки, в тестере сгорел шунт, а я понял – что измеряется всегда только ток, протекающий ЧЕРЕЗ нагрузку.
С тех пор средства оперативного 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:
Естественно, присутствуют гармоники тока и напряжения, которыми определяется форма.
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.
Например, вот такая табличка:
Я же обещал, что прибор интересный? Для пытливого ума.
Частота
Все знают, что частота питающего напряжения у нас в розетке равна 50 Гц. Это означает, что 50 раз в секунду всё повторяется. Иначе говоря, длительность периода напряжения равна 20 мс.
Вас когда-нибудь било током? Помните, как трясло тело? Вот – это те самые 50 Гц. Хотя, по моим ощущениям, трясёт с частотой 10-20 Гц. Б-р-р.
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 её стабильность зависит только от работы электростанции.
Вот как график частоты выглядит на экране анализатора качества электроэнергии:
По графику видно, что частота вполне укладывается в норматив с большим запасом.
Коэффициент мощности и гармоники
Это уже другая история, которую я рассказал в другой статье.
Заключение
У меня накопились десятки скриншотов и часы графиков параметров электроэнергии. 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 φ и коэффициент реактивной мощности tg φ.
Естественно, всё это рассказать и показать физически невозможно. Но кое-что есть в других статьях на Канале Дзен и на блоге СамЭлектрик.ру.
А какие способы измерения параметров качества электросети вы знаете? Делитесь в комментариях, будет интересно почитать!
Если интересны темы канала, заходите также на мой сайт - https://samelectric.ru/ и в группу ВК - https://vk.com/samelectric
Не забываем подписываться и ставить лайки, впереди много интересного!
Обращение к хейтерам:
за оскорбление Автора и Читателей канала - отправляю в баню.
