Регулятор потребляемой мощности
Подскажите, пожалуйста, бывает ли в продаже ограничитель/регулятор потребляемой мощности (на рабочем напряжении 220В), который при превышении потребляемой мощности выше, например 1 кВт, не отключает потребителя, а ограничивает ему силу "выдаваемого" тока или понижает ему напряжение.
Расчетные нагрузки
Продолжение предыдущего поста http://pikabu.ru/story/kak_zavisit_dopustimyiy_tok_v_provode...
В прошлом посте я упоминал уравнение теплового баланса, по которому определяли зависимость допустимого тока от сечения проводника.
А теперь необходимо рассмотреть, как происходит нагрев проводника с течением времени. Опять воспользуемся методом «Как нарисовать сову», чтобы не грузить математическими выкладками. Получаем функцию, описывающую процесс нагрева проводника.
Посмотрим, как это будет выглядеть на графике.
Почему берется тройное значение постоянной времени нагрева? Считается, что этого времени достаточно для нагрева до «почти» установившейся температуры. Возьмем ка пример.
Предыдущие выкладки вкратце описывают процесс повышение температуры проводника и его изоляции. Но режимы электроприемников, а значит, и процесс нагрева/охлаждения также будет различаться. Ниже приведены три основных режима работы электроприемников.
Как мы видим из вышеприведенных графиков, даже при одинаковых номинальных мощностях разные электроприемники вызывают разный нагрев проводников и это обязательно нужно учитывать. Ну а теперь пройдемся по основным понятиям, которые нам помогут немного разобраться в хитросплетениях разных «мощностей».
Номинальная мощность электроприемника – это такая неизменная во времени нагрузка, при длительном протекании которой по элементам электроприемника не приводит к сокращению гарантированного срока службы.
Средняя мощность – это такая неизменная во времени нагрузка, работая с которой в течение рассматриваемого интервала времени электроприемник потребляет такое же количество электроэнергии, что и при работе с фактической нагрузкой.
А теперь самое главное.
Расчетная нагрузка – это такая неизменная во времени нагрузка, при которой эффект нагрева элементов системы электроснабжения будет такой же, как и при фактически изменяющейся во времени нагрузке при наиболее тяжелом тепловом воздействии.
Попробую проиллюстрировать ниже на графике (не забываем про постоянную времени нагрева).
Суть такого метода в чем? Расчленяем реальный график нагрузки на участки с продолжительностью 3T0 и выискиваем среди таких участков такой, где будет наибольшая средняя мощность. Эта наибольшая средняя мощность и будет расчетной нагрузкой данного электроприемника с этим графиком нагрузки.
Сама эта постоянная времени нагрева различная для разного оборудования. Для проводников малого сечения и без изоляции она составляет несколько минут, для трансформаторов – несколько часов, это существенно влияет на расчет электрической нагрузки для разного оборудования. Чем меньше это время, тем выше расчетная нагрузка. Как правило, чаще всего берут время T0=10 минут, соответственно 3T0=30 минут для систем 380/220 В.
Ну а теперь к математическому БДСМ. Казалось бы, нагрузка – элемент случайный, кто знает в какое время и что люди включают в розетки, когда и где включается свет и т.д. Однако, всем, кто немного знаком с теорией вероятности, известно, что большое количество случайностей дают вполне ясную и предсказуемую картину. Я не буду грузить математикой и сразу дам нормальный закон распределения для электрической нагрузки.
Так что вполне допускается, чтобы фактическая нагрузка превышала расчетную, лишь бы это не ухудшало тепловой режим в целом.
На практике для расчета нагрузок промышленных предприятий и общественных зданий используют значение γ=0,05. А для жилых зданий γ=0,00135. Это из-за того, что берутся разные значения среднеквадратичного отклонения.
При расчетах нагрузок используются куча разных коэффициентов и методов расчета, связанных с различными видами потребителей, электроприемников и их режимов работы. Описание будет скучным и унылым, и 5 постов не хватит, чтобы все охватить. Поэтому я просто приведу пример с квартирами, что нам довольно близко.
Наверняка некоторые сталкивались с ситуацией, когда даете какому-нибудь «продвинутому» электрику с «Мастерсити» или еще кому на сборку щит, в котором нужно учесть все нагрузки. Вдохновленный электрик суммирует все, что есть у вас в квартире (доме) и под это дело собирает щит прям с охуеть каким запасом. А потом возникает вопрос - как выпросить у энергосбыта столько мощности на подключение?
Ну а теперь «ШОК, СЕНСАЦИЯ, а электрики скрывали, нужно открыть лишь…» РД 34.20.185–94 (да, да, большинство пикабушников еще на свет тогда не появились) и увидеть, что все систематически подсчитано до нас.
Да, квартиры бывают разные. Да, там живет разное количество людей. Однако в общем это дает обычную среднестатистическую картину. Увеличение количества комнат не дает существенного увеличения нагрузки (количество электроплит, стиралок, бойлеров, духовок, утюгов и прочего не увеличивается, увеличивается лишь нагрузка освещения), тоже самое и касается количества жильцов. Ниже приведу усредненные данные, которые берутся как основа.
Как видите, еще в 1994 году уже посчитали суммарную мощность абсолютно всех электроприемников в среднестатистической квартире или доме. Однако кто же в здравом уме включает все, что есть в доме и на полную мощность? Да и режим работы многих электроприемников не предполагает выход на полную мощность. Чайник кипит за 5 минут (вспоминаем – какая постоянная времени нагрева), утюг работает в повторно-кратковременном режиме, стиралка много потребляет только при нагреве воды ТЭНами (что тоже недолго), электрический бойлер свою мощность потребляет только при начальном нагреве воды, а далее в повторно-кратковременном режиме для поддержания температуры, электроплиту на полную на все 4 конфорки тоже никто не включает. Можно долго продолжать, а что в итоге? Опять заглянем в РД 34.20.185–94 или СП 31-110-2003. Ниже приведена таблица.
Как мы видим – 32,6кВт суммарной мощности (для квартир с электроплитами) превращаются в 10кВт расчетной нагрузки, и это значение отражает действительность. Также при увеличении количества квартир снижается доля каждой квартиры, что опять же связано с вероятностью. Скажем, 10 квартир никогда не будут одновременно потреблять по 10кВт (да еще и в течение времени 3T0). И это знание расчетных нагрузок позволяет подбирать оборудование именно по технико-экономическим обоснованиям и не брать огромные запасы, которые никогда не будут использоваться.
Да, в реальности все выходит так, что в СНТ трансформатор и линии подобраны по уму и расчету, а жильцы начинают осуществлять обходные подключения, подкупать электриков, чтобы в корпус автомата на 16А поставили 40А, надо же иногда сварку включить. Или строят капитальные дома на 200 кв.м. и начинают там жить без регистрации, но с соответствующей нагрузкой. Суммарно такие деяния приводят к 180В в розетке и периодическому отгоранию нуля, о последствиях которого вы наверняка слышали. А вкладываться в реконструкцию сети с учетом строительства капитальных домов, а не летних дач никто, конечно, не хочет, лучше купит стабилизатор и срать на остальных, до поры до времени. С квартирами (особенно в новостройках) о таких проблемах пока не слышал.
На этом все.
Почему знание - свет, а незнание - огонь?
Некогда работал в проектно-монтажной организации, которая занималась кабельным электрообогревом. И из истории этой организации мне рассказали случай, как вагоностроительному заводу продали партию греющего кабеля на напряжение в 220 В для обогрева пола в вагонах. Не знаю кто допустил такую оплошность, но результат был сравним с тем, что, заливая фундамент, используешь не гравий и щебень, а брюлики с алмазами. (Если кто не знает, то напряжение в сети вагонов составляет 110 В). Все бы логично - мощность выделяемая кабелем просто упала в 2 раза, вот и не греет! Ничего подобного! - Вообще не греет! Суть зарыта в том, что изменение мощности зависит от квадрата тока. И, к примеру, греющий кабель мощностью в 40 вт/м на 220 В воткнуть в сеть 110 В. Ток, протекаемый через кабель будет меньше заявленного в 2 раза. А мощность определяется по формуле P=I^2*R (где I - ток, R - напряжение) Согласно расчетам, выделяемая мощность упадет не в 2 раза, а в 4! Это одна сторона монеты. А теперь представте, что в вагоне напряжение 220 В, а греющий кабель на 110. Все тоже самое, только наоборот - мощности выделяемой уже не 100%, а 400% и ирония превращается в горящий вагон. Нет, я в прямом смысле - может произойти не только выход устройства из строя, но и возгорание! И это относится ко всем электроприборам без исключения. Вот почему крайне не советую втыкать в устройство, рассчитанное на 5 В, блок питания с таким же штекером, формой и производетелем на 12 В, если конечно нет желания нарочно сжечь что-нибудь. Квартиру, например. И например, свою.