Расчет емкостного тока сети: как компенсировать емкостные токи

Содержание:

1. Что такое емкостный ток
2. Пример расчета емкостного тока сети
3. Как компенсировать емкостные токи замыкания на землю

В электротехнике существует такое понятие как емкостный ток, более известный в качестве емкостного тока замыкания на землю в электрических сетях. Данное явление возникает при повреждении фазы, в результате чего возникает так называемая заземляющая дуга. Для того чтобы избежать серьезных негативных последствий, необходимо своевременно и правильно выполнять расчет емкостного тока сети. Это позволит уменьшить перенапряжение в случае повторного зажигания дуги и создаст условия для ее самостоятельного угасания.

Что такое емкостный ток

Емкостный ток возникает как правило на линиях с большой протяженностью. В этом случае земля и проводники работают аналогично обкладкам конденсатора, способствуя появлению определенной емкости. Поскольку напряжение в ЛЭП обладает переменными характеристиками, это может послужить толчком к его появлению. В кабельных линиях, напряжением 6-10 киловольт, его значение может составить 8-10 ампер на 1 км протяженности.

В случае отключения линии, находящейся в ненагруженном состоянии, величина емкостного тока может достигнуть нескольких десятков и даже сотен ампер. В процессе отключения, когда наступает момент перехода тока через нулевое значение, напряжение на расходящихся контактах будет отсутствовать. Однако, в следующий момент вполне возможно образование электрической дуги.

Если значение емкостного тока не превышает 30 ампер, это не приводит к каким-либо серьезным повреждениям оборудования в зоне опасных перенапряжений и замыканий на землю. Электрическая дуга, появляющаяся на месте повреждения, достаточно быстро гаснет с одновременным появлением устойчивого замыкания на землю. Все изменения емкостного тока происходят вдоль электрической линии, в направлении от конца к началу. Величина этих изменений будет пропорциональна длине линии.

Для того чтобы уменьшить ток замыкания на землю, в сетях, напряжением от 6 до 35 киловольт, осуществляется компенсация емкостного тока. Это позволяет снизить скорость восстановления напряжения на поврежденной фазе после гашения дуги. Кроме того, снижаются перенапряжения в случае повторных зажиганий дуги. Компенсация выполняется с применением дугогасящих заземляющих реакторов, имеющих плавную или ступенчатую регулировку индуктивности.

Настройка дугогасящих реакторов выполняется в соответствии с током компенсации, величина которого равна емкостному току замыкания на землю. При настройке допускается использование параметров излишней компенсации, когда индуктивная составляющая тока будет не более 5 ампер, а степень отклонения от основной настройки – 5%.

Выполнение настройки с недостаточной компенсацией допустимо лишь в том случае, когда мощность дугогасящего реактора является недостаточной. Степень расстройки в этом случае не должна превышать 5%. Главным условием такой настройки служит отсутствие напряжения смещения нейтрали, которое может возникнуть при несимметричных емкостях фаз электрической сети – при обрыве проводов, растяжке жил кабеля и т.д.

Для того чтобы заранее предупредить возникновение аварийных ситуаций и принять соответствующие меры, необходимо рассчитать емкостный ток на определенном участке. Существуют специальные методики, позволяющие получить точные результаты.

Пример расчета емкостного тока сети

Значение емкостного тока, возникающего в процессе замыкания фазы на землю, определяется лишь величиной емкостного сопротивления сети. По сравнению с индуктивными и активными сопротивлениями, емкостное сопротивление обладает более высокими показателями. Поэтому первые два вида сопротивлений при расчетах не учитываются.

Образование емкостного тока удобнее всего рассматривать на примере трехфазной сети, где в фазе А произошло обычное замыкание. В этом случае величина токов в остальных фазах В и С рассчитывается с помощью следующих формул:

Модули токов в этих фазах I_в и I_с, учитывая определенные допущения С = С_А = С_В = С_С и U = U_А = U_В = U_С можно вычислить при помощи еще одной формулы:

Значение тока в земле состоит из геометрической суммы токов фаз В и С. Формула целиком будет выглядеть следующим образом:  При проведении практических расчетов величина тока замыкания на землю может быть определена приблизительно по формуле: , где U_ср.ном. – является фазным средненоминальным напряжением ступени, N – коэффициент, а l представляет собой суммарную длину воздушных и кабельных линий, имеющих электрическую связь с точкой замыкания на землю (км). Оценка, полученная с помощью такого расчета, указывает на независимость величины тока от места замыкания. Данная величина определяется общей протяженностью всех линий сети.  

Как компенсировать емкостные токи замыкания на землю

Работа электрических сетей, напряжением от 6 до 10 киловольт, осуществляется с изолированной или заземленной нейтралью, в зависимости от силы тока замыкания на землю. Во всех случаях в схему включаются дугогасящие катушки. Нейтраль заземляется с помощью дугогасящих катушек, для того чтобы компенсировать токи замыкания на землю. Когда возникает однофазное замыкание на землю, работа всех электроприемников продолжается в нормальном режиме, а электроснабжение потребителей не прерывается.

Значительная протяженность городских кабельных сетей приводит к образованию в них большой емкости, поскольку каждый кабель является своеобразным конденсатором. В результате, однофазное замыкание в подобных сетях, может привести к увеличению тока на месте повреждения до нескольких десятков, а в некоторых случаях – и сотен ампер. Воздействие этих токов приводит к быстрому разрушению изоляции кабеля. Из-за этого, в дальнейшем, однофазное замыкание становится двух- или трехфазным, вызывая отключение участка и прерывая электроснабжение потребителей. В самом начале возникает неустойчивая дуга, постепенно превращающаяся в постоянное замыкание на землю.

Когда ток переходит через нулевое значение, дуга сначала пропадает, а затем появляется вновь. Одновременно на неповрежденных фазах возникает повышение напряжения, которое может привести к нарушению изоляции на других участках. Для погашения дуги в поврежденном месте, необходимо выполнить специальные мероприятия по компенсации емкостного тока. С этой целью к нулевой точке сети подключается индуктивная заземляющая дугогасящая катушка.

Схема включения дугогасящей катушки, изображенная на рисунке, состоит из заземляющего трансформатора (1), выключателя (2), сигнальной обмотки напряжения с вольтметром (3), дугогасящей катушки (4), трансформатора тока (5), амперметра (6), токового реле (7), звуковой и световой сигнализации (8).

Конструкция катушки состоит из обмотки с железным сердечником, помещенной в кожух, наполненный маслом. На главной обмотке имеются ответвления, соответствующие пяти значениям тока для возможности регулировки индуктивного тока. Один из выводов включается в нулевую точку обмотки трансформатора, соединенной звездой. В некоторых случаях может использоваться специальный заземляющий трансформатор, а соединение вывода главной обмотки осуществляется с землей.       

Таким образом, для обеспечения безопасности выполняется не только расчет емкостного тока, но и проводятся мероприятия по его компенсации с помощью специальных устройств. В целом это дает хорошие результаты и обеспечивает безопасную эксплуатацию электрических сетей.

electric-220.ru

Понятие и расчет тока замыкания на землю

Такое явление, как растекание тока при замыкании на землю одного из фазных проводников, возникает вследствие его случайного соприкосновения с грунтом. К этому же типу внештатных ситуаций следует отнести и снижение изоляционных характеристик защитной оболочки кабеля, проложенного в земле.

Явление растекания

В 3-х фазной питающей сети, работающей по схеме с так называемой «изолированной» нейтралью, о замыкании фазы на землю можно судить по показаниям подключённого к ней индикаторного прибора (вольтметра). Для организации таких измерений его контрольные щупы подсоединяются к контактам вторичной обмотки измерительного трансформатора типа НТМИ, способного выдерживать длительные перенапряжения.

При непосредственном или прямом замыкании проводника на землю обмотка измерительного трансформатора накоротко замкнута, а показания соответствующего ей вольтметра будут нулевыми.

Одновременно с этим суммарный магнитный поток (индукция) в двух других обмотках НТМИ увеличится в √3 раз, а соответствующими вольтметрами вместо фазного измеряется линейное напряжение.

В случае практического измерения емкостного тока замыкания на землю используют метод «подбора». Его суть заключается в умышленных смещениях нейтрали (подача переменного напряжения в нейтраль) и измерении возникающих при этом токах.

Метод применяется только в сухую погоду к сетям не более 10 кВ. Проводить замеры тока замыкания на землю могут те работники, которые получили допуск.

Расчетный ток замыкания на землю определяется как геометрическая сумма его емкостных составляющих во всех рабочих жилах согласно следующей формуле:

С ростом протяжённости сети её емкость, естественно, возрастает и, согласно формуле, увеличивается аварийный ток утечки. Одновременно с этим в соответствии с требованиями ПУЭ величина тока в цепи не должна превышать следующих значений:

Для выполнения указанного требования в 3-х фазных питающих цепях должна быть принудительно организована компенсация емкостного тока замыкания на землю.

Последствия замыкания

Растекание тока в сетях с изолированной нейтралью возможно лишь через провод, находящийся в прямом контакте с грунтом. Самый близкий пример такой ситуации – искусственный заземлитель.

Стекание тока

Аварийное замыкание фазы на грунт приводит к тому же эффекту, в результате которого происходит резкое уменьшение потенциала проводника относительно земли.

В указанной ситуации такой провод формально превращается в одиночный заземлитель.

Напряжение в точке контакта понижается до значения, соответствующего произведению протекающего через неё тока на величину сопротивления почвы его растеканию.

Это явление очень полезно с точки зрения уменьшения опасности при случайном повреждении линии. Одновременно с этим понижение потенциала фазы приводит к ряду нежелательных последствий.

Одно из негативных последствий – эффект распределения потенциала по поверхности земли вблизи от зоны контакта. Вследствие этого в точках, по-разному удалённых от заземляющей конструкции, появляются различные по величине потенциалы, образующие перепады напряжения, опасные для попавших в эту зону людей.

Это обстоятельство послужило причиной введения такого показателя, как «напряжение шага», определяемого разностью потенциалов между его ступнями при передвижении в границах опасной зоны.

В связи с тем, что снижение потенциала по мере удаления от точки контакта происходит по экспоненте – максимальное напряжение шага наблюдается вблизи от неё. Минимум этой величины проявляется на участках, достаточно удаленных от эпицентра аварии.

Характер распределения тока замыкания на землю, величина сопротивления растеканию и распределение потенциалов на опасном участке – все эти показатели зависят от геометрических параметров образовавшегося соединения. Существенное влияние на них оказывает и состояние грунта в момент аварии (повышенная влажность, сухость или другие факторы).

Возникновение дуги

Ещё одним последствием замыкания фазного проводника на землю является образование электрической дуги, в процессе горения которой выделяется большое количество тепла и наблюдается ионизация воздуха. Это создаёт условия, способствующие появлению в линейных межфазных цепях короткого замыкания.

Прерывистый характер дуги, образующейся при замыкании на землю, приводит к появлению значительных перенапряжений величиной до 3,2 Uф.. С целью снижения амплитуды ёмкостных токов, увеличения времени восстановления напряжения на аварийной фазе, а также ограничения перенапряжений при последующих зажиганиях дуги в цепях устанавливается специальный дугогасящий реактор.

Компенсационные меры защиты

В соответствии с положениями ПУЭ в нормальных условиях работы сети должны предприниматься специальные меры защиты от возможного пробоя на землю.

Для ограничения емкостных токов в нейтраль трансформатора вводится специальный дугогасящий реактор (смотрите рисунок 1, б). С его помощью удаётся снизить (компенсировать) ток однофазного замыкания на землю, возникающий сразу после аварии.

Практически установлено, что при наличии компенсатора воздушные и кабельные линии могут работать в критическом аварийном режиме довольно продолжительное время и вот почему.

Как только протекающий в реакторе индуктивный ток Ip сравнивается по своей величине с противофазной емкостной составляющей Ic – наблюдается эффект компенсации, при котором Iр + Iс = 0 (явление резонанса токов).

Реакторы с индуктивным импедансом достаточно просто настраиваются на работу с переменным значением компенсационного потока и могут эксплуатироваться в режимах недо- и перекомпенсации.

Использование дугогасящего реактора оказывает определённое влияние на распределение потенциалов в линейных проводах и в нейтрали. В последней появляется напряжение смещения Ucм , вызванное асимметрией в цепи и приложенное к выводам реактора.

В резонансном режиме такое рассогласование приводит к искажению нормальной картины распределения потенциалов даже в отсутствии однофазного замыкания (ОЗЗ).

Искусственное предупреждение резонансных явлений может быть достигнуто путём преднамеренного рассогласования соответствующих цепей, в результате чего удаётся снизить Ucм и выровнять показания контрольных приборов.

Дополнительное замечание. Варьировать величину компенсационных токов допускается в пределах, при которых образовавшееся в случае аварии рассогласование не приводило бы к появлению Ucм более чем 0,7 Uф.

Порядок расчёта параметров однофазного замыкания

Расчет емкостного тока замыкания предлагаем рассмотреть на примере типовых электрических подстанций с действующим напряжением 10 киловольт.

Для повышения точности проводимых при этом выкладок советуем воспользоваться методом, при котором за основу берётся показатель удельного ёмкостного тока. (С его рабочими значениями можно будет ознакомиться в одной из таблиц, приведённых в приложении). Формула, в соответствии с которой рассчитывается этот показатель, выглядит следующим образом:

где:

Uф – эта фазное напряжение 3-х фидерной электросети, киловольты,

ω=2Пf=314(радианы/секунду).

Со – величины ёмкости каждой отдельной фазы по отношению к земле (микрофарады/километры).

Сразу же вслед за этим можно будет приступать к определению величины ёмкостной составляющей тока в самой фидерной линии:

По завершении основного расчёта переходим к определению параметров срабатывания защиты от перенапряжений (компенсационных токов).

При их проведении следует исходить из показателя емкостного тока защиты, определяемого по формуле:

где:
Кн – показатель надежности работы защиты (обычно он принимается равным 1,2),

Кбр – показатель так называемого «броска», учитывающий скачок тока в момент возникновения однофазного замыкания на землю (ОЗЗ),

Ic фидера макс. – емкостный ток подлежащего защите фидера.

Соблюдение неравенства, обозначенного в приведённой выше формуле, позволяет обеспечить условия, при которых даже при возникновении однофазного замыкания на землю защита не будет срабатывать.

Для реле ЭМ типа рекомендуемый показатель надёжности срабатывания защиты, как правило, выбирается равным 2 или 3 единицам. При этом в защитной схеме не предусматривается специальная временная задержка. При установке в этих цепях цифровых реле рабочее значение показателя Кбр = 1-1,5.

В заключение отметим, что для различных промышленных устройств фидерной защиты указанные параметры могут иметь значения, несколько отличающиеся от тех, что приведены в расчётах.

evosnab.ru

Змеры и расчеты емкостных током. (Страница 1) — Спрашивайте

УРЗА пишет:

Если Вы теоретически просчитали 30 А, то это примерно и есть емкостной ток

Проблема в том, что есть замер на 1/4 части сети и этот замеренный ток составляет 27.3А. Даже если очень грубо посчитать умножив это на 4 то выходит 109,2а.
Если делать компенсацию емкостного тока, не будут ли генераторы видеть U0 при компенсации емкостного тока через реактор? На генераторах защита выполнена на контроле напряжения нулевой последовательности. Не будут ли они точно так же откупаться? Если я правильно понимаю, компенсация нужна для того что бы электросеть могла работать при наличии ОЗЗ в сети.
Сеть трехфазная трехпроводная с изолированной нейтралью 10кВ.
На генераторах защита от ОЗЗ выполнена на отключение и убедить мое руководство вывести ее вовсе, даже при организации компенсации, мне будет проще уволиться, потому что это бесполезная затея. Если я конечно правильно понимаю всю логику действий и последовательность действий…
Или при компенсации защита так и остаётся работать на отключение?

Добавлено: 2018-01-23 12:11:16

matu пишет:

Очень полезной может быть осциллограмма тока ОЗЗ поврежденного фидера,

Вот я это и хотел сделать с помощью функции записи осцилограмм терминала сириус. Только для этого нужно словить 1-3 ОЗЗ что бы иметь какие то данные.  Яговорил что бы корректно настроит защиту нужно поймать 1-3 ОЗЗ снять осцилограммы проанализировать данные а потом уже выставлять уставки. Но в нашей системе  поймать ОЗЗ это знатит остановить генераторы вместе с производством и получить за это ОГРОМНЫЙ втык с ударом по карману в виде лишения премии. А от меня требуют что бы я здесь и сейчас насторил защиту, и что бы она работала. А на основе каких данных я должен это делать всем похрену!!!
Поэтому я и интересуюсь есть ли какой другой технический способ определения емкостного тока!?

Добавлено: 2018-01-23 12:21:08

matu пишет:

У вас сеть секционируется или все всегда работает параллельно?

Прилаживаю схему. Все всегда работает парательно потому что место герерации и потребление энергии нахотиться в разных местах а упровление всего этого дела происходит с одного места систмой распределения нагрузки

matu пишет:

Это какие длины и тип кабелей должны быть, чтобы собственный ток ОЗЗ составил 14 А?

Шиты полиэтелен. Общая длина сети 10кВ около 10км.

matu пишет:

У вас защита генератора от ОЗЗ как выполнена?

На отключение по напряжению нулевой последовательности с уставками от12В до 20В с выдержкой 4с.

• Схема сети.jpg

  size: 574.46Кб type: jpg

www.rzia.ru

2. Значения суммарного емкостного тока секций ру нн 10 кВ.

Формула приближенного расчета емкостного тока:

Емкостной ток для ВЛ-10 кВ: _, (6.8.1)

Емкостной ток для КЛ-10 кВ: _, (6.8.2)

Где U_НОМ.С =10 кВ. L_ВЛ и L_КЛ – длины кабельной и воздушной линий. К= 10 – поправочный коэффициент для кабелей с Б/м изоляции. К= 5 – поправочный коэффициент для кабелей из СПЭ-изоляции. По полученным данным от персонала ЭТЛ с согласия руководства филиала «Южные электрические сети» компании ОАО «МОЭСК» – известны полученные при опытах в ЭТЛ суммарные емкостные токи секций шин РУ 10 кВ на момент до реконструкции.

Суммарные емкостные токи секций РУ НН до реконструкции

Секция РУ НН 10 кВ	Емкостной ток секции	Режим нейтрали
Секция №1 (тр-р №1)	5,6 А	Изолированная
Секция №2 (тр-р №2)	14,2 А	Изолированная
Секция №3 (тр-р №1)	22,5 А	Изолированная
Секция №4 (тр-р №2)	9 А	Изолированная

Сравнивая формулы (6.8.1) и (6.8.2), видно, что после реконструкции с полной заменой КЛ с Б/м изоляции (около 80% по суммарной длине от всех КЛ) на кабели из СПЭ-изоляции – при этом суммарный емкостной ток вырастет в 2 раза на каждой КЛ. Таким образом, можно ввести поправочный коэффициент К=1,8 и тогда получу данные емкостных токов секций после реконструкции (таблица 6.8.3 – обозначены жирным шрифтом).

Суммарные емкостные токи секций после реконструкции

Секция РУ НН 10 кВ	Емкостной ток секции	Емкостной ток секции
Секция №1 (тр-р №1)	5,6 А	10,08 А
Секция №2 (тр-р №2)	14,2 А	25,56 А
Секция №3 (тр-р №1)	22,5 А	40,5 А
Секция №4 (тр-р №2)	9 А	16,2 А

Вывод: Значения емкостных токов всех 4 секций превысят 10 А после реконструкции и учитывая преобладание КЛ в сети 10 кВ – выбираю способ заземления нейтрали через ДГР.

Выбор ДГР

В качестве ДГР буду использовать комбинированный ДГР (то есть совмещенный с трансформатором подключения в одном баке) типа ASRC, производимый чешской компанией «EGE». Особенности данного типа ДГР: – Автоматическое определение емкостного тока сети и его плавную автоматическую компенсацию (от 10% до 100% от тока компенсации). – Комплектование цифровыми регуляторами REG-DPA с высокой чувствительности по напряжению 3U₀ (в диапазоне 0,1–120 В). Регулятор обеспечивает высокое удобство эксплуатации (вычисляет емкостной ток сети; активную составляющую в токе замыкания; отображает на дисплее резонансную кривую сети и в виде засечки на ней текущую позицию реактора; обеспечивает автоматическое слежение за изменением емкости сети). – Комплектование шунтирующим низковольтным резистором, который включается во вторичную силовую обмотку реактора напряжением 500 В, что дает возможность организовать автоматический поиск присоединения с ОЗЗ. Номинальный активный ток, создаваемый шунтирующим резистором только в поврежденном фидере, составляет не менее 10% от максимального тока компенсации ДГР. Допустимое время протекания номинального тока в шунтирующем резисторе варьируется в пределах 6–90 с. – Оснащение устройствами обогрева шкафа управления и привода, что обеспечивает эксплуатацию на ОРУ ПС без дополнительной защиты при зимних температурах до -45º С. – Оснащение газовом реле Бухгольца для контроля уровня масла в ДГР и защиты от внутренних повреждений, а также электроконтактные термометры для контроля температуры масла при работе в режиме ОЗЗ.

ДГР типа ASRC оснащен тремя обмотками: 1. Главная обмотка, которая изготавливается в соответствии с U_{НОМ.СЕТИ}, Q_ДГР и длительностью работы сети в режиме ОЗЗ. 2. Измерительная обмотка (U_2.ИЗМ=100 В; I_2.ИЗМ =3А) используется для автоматического управления ДГР и измерения величины напряжения на нейтрали U₀. 3. Специальная обмотка (U_СПЕЦ= 500 В; Q_СПЕЦ =0,1· Q_ДГР в течение 90 сек) применяется для кратковременного включения шунтирующего резистора, создающего активную составляющую в токе поврежденного присоединения, что обеспечивает его селективное определение при наличии соответствующей РЗ.

Расчет мощностей ДГР:

При выборе мощностей ДГР, которые будет устанавливаться единично на каждой секции, следует подчеркнуть, что расчетный емкостной ток будет равен емкостному току каждой из двух систем шин, то есть в случае, когда секционные выключатели замкнуты (случай выхода из строя одного из двух силовых трансформаторов).

Таким образом, суммируя значения емкостных токов секций (№1 и №2) и секций (№3 и №4) из таблицы 6.8.3 – получаю расчетные значения емкостных токов для выбора ДГР:

I_С.Σ.1 = 10,08 + 40,5 =50,58 А; (6.8.3)

I_С.Σ.2 = 25,56 + 16,2 =41,76 А; (6.8.4)

Таким образом, нахожу мощности устанавливаемых ДГР.

Секции (№1; №3): Q_ДГР.1 ≥1,25·5,77·I_С.Σ.1=1,25·5,77·50,58 = 364,81 кВа, (6.8.5) Секции (№2; №4): Q_ДГР.2 ≥1,25·5,77·I_С.Σ.2=1,25·5,77·41,76 = 301,19 кВа, (6.8.6)

Где 1,25 – коэффициент с учетом развития сети 10 кВ. 5,77 – фазное напряжение сети 10 кВ. Из [21] выбираю ДГР одной мощности Q_ДГР = 480 кВа. Мощность трансформатора подключения S_{НОМ.ТДГР} ≥ Q_ДГР и равна 500 кВа. Тогда мощность специальной обмотки для подключения резистора равна: Q_СПЕЦ =0,1· Q_ДГР = 50 кВа. Диапазон токов компенсации ДГР от 8А до 83 А, то есть максимальное значение тока компенсации I_L.MAX= 83 А. Номинальный активный ток резистора I_R ≥ 0,1· I_L.MAXи принять равным стандартному значению 10 А.

Характеристики ДГР

Тип ДГР	ASRC
Номинальная мощность	480 кВа
Номинальное напряжение сети	10 кВ
Настройка компенсации	плавная
Размещение	ОРУ – 110 кВ
Диапазон изменения тока компенсации	8 – 83 А
Номинальный активный ток резистора	10 А
Тип шунтирующего резистора	SR 500V / 120 A/ 60 s
Цифровой регулятор реактора	REG-DPA
Привод	Моторный MD1
Номинальная мощность трансформатора ТДГР	500 кВа
Схема соединения обмоток ТДГР	Y0 / Δ
Производитель	«EGE» (Чехия)

Марка кабеля, соединяющего ТДГР – АПвВнг-LS (3×16). Присоединение к секциям через КРУ серии КРУ-2–10 с выключателем типа ВВУ-СЭЩ-П-10–20/1000 У2.

studfile.net

Ёмкость электрического тока | У электрика.ру

Ёмкость электрического тока — это способность проводника накапливать в себе заряд электричества. Самых распространённый их вид — это конденсаторы, отличительной чертой которых является способность быстро накапливать, и отдавать заряд. Рассмотрим, на что влияет ёмкость тока и для чего используется.

Общее определение

Под ёмкостью обычно понимается такое понятие, как вместительность. Что это означает? В отношении любого сосуда вместительность подразумевает его способность к наполнению каким-либо веществом — и чем этот показатель выше, тем больше литров (или килограмм) можно поместить в объект.

В отношении электронных компонентов все аналогично: чем больше будет ёмкость конденсатора, тем большую величину заряда он может накопить и впоследствии отдать. И понятие электрической вместимости относится именно к этому типу радиотехнического оборудования.

Определение электроконденсатора

Это электротехническое устройство, основное назначение которого заключается в моментальном накоплении, хранении и передаче электроэнергии. В схемотехнике конденсаторы имеют самое различное целевое назначение. Например:

1. Применяются для компенсации реактивной мощности, возникающей ввиду индуктивности линий передач электроэнергии. Для этих целей используются очень мощные конструкции, отличающиеся немалыми габаритами.
2. В схему электрооборудования они включаются для компенсации и выравнивания электрического тока. Они применяются в бытовых и промышленных преобразователях электропитания, передатчиках, цифровых устройствах.

Использование конденсаторов позволяет снизить уровень пульсации напряжения и обеспечивает его фильтрацию, что чрезвычайно важно для высокоточного электронного оборудования. Их применение также позволяет компенсировать просадку электротока, кратковременно возникающую при включении потребителей.

Конструктивно устройство состоит из обкладок, окружённых слоями диэлектрического материала. Основными свойствами электроконденсаторов является их ёмкость и номинальное напряжение. Постараемся разобраться в них поподробнее.

Характеристики ёмкости

Этим значением определяется максимальная величина электрической энергии, которую устройство способно накопить и сохранить. Единицы её измерения — Фарады. В схемотехнике распространены устройства, ёмкость которых исчисляется в микро и пикофарадах. Эта характеристика, по сути, способность конденсатора вместить в себе максимально возможное количество электронов — чем их больше, тем выше окажется его ёмкость.

Рабочее напряжение

Под этим определением скрывается функциональные возможности используемого в конструкции конденсаторного оборудования диэлектрика при определённом диапазоне напряжений. Даже при незначительном превышении номинала возникает высокий риск пробоя диэлектрической прокладки, что приводит к выходу из строя конденсатора. Значению нормального напряжения устройства необходимо уделять особое внимание, так как это этого напрямую зависит его функциональность и работоспособность электрической схемы в целом.

Немного о единице измерения

Как уже было сказано выше, ёмкость конденсаторов принято измерять в Фарадах. Общепринятая единица измерения пришла к нам из кулоновской физики, и напрямую связана с потенциалом проводников. Согласно основным законам электротехники, ёмкость в 1 Фарад характерна для элемента с зарядом в 1 Кулон, при этом разница потенциалов на обкладках должна составлять 1 Вольт. На ёмкостные свойства оборудования оказывает непосредственное влияние общее число электронов, которые оно способно накопить при нормальной работе.

Основные разновидности конденсаторов ёмкости

Для начала стоит разобраться с типами устройств. Итак, конденсаторы бывают:

1. Постоянной и переменной ёмкости.
2. Поляризованными. Их часто называют электролитическими или электролитами.
3. Подстроечными.

Для указания номинала устройство применяются следующие обозначения:

• микрофарады;
• нанофарады;
• пикофарады.

Чрезвычайно важно при выборе устройства не ошибиться в его обозначениях — как напряжения, так и ёмкости. В противном случае это может привести не только к повреждению конденсатора, но и к неработоспособности всей схемы. А при использовании их в системах с высоким напряжением возникает риск поражения электрическим током или возгорания.

По типу изготовления устройства для накопления ёмкости электрического тока разделяются на следующие:

• бумажные;
• керамические термоустойчивые литые, дисковые, секционные и трубчатые;
• малогабаритные подстроечные из керамики;
• герметизированные металлобумажные в один или несколько слоёв;
• слюдяные;
• полистироловые;
• плёночные.

От их типа напрямую зависит область применения и эксплуатационные свойства.

Порядок включение устройств в схему

При использовании неполяризованных конденсаторов важно только соблюдение их номинала — порядок их установки относительно полюсов значения не имеет.

К поляризованным конденсаторам применяются следующие правила включения в схему:

1. Параллельное соединение. Выполняется «плюс к плюсу». При таком способе подключения итоговая ёмкость группы будет равняться сумме ёмкостей всех находящихся в батарее элементов.
2. Последовательное соединение. Такой способ соединения позволяет многократно повысить рабочее напряжение группы. Однако стоит учитывать, что номинальная ёмкость в итоге окажется меньше самого слабого элемента. Для её расчёта следует воспользоваться специальной формулой.

Наибольшее распространение в электротехнике получили электролитические конденсаторы — электролиты. Они успешно используются для производства комплектующих, аудио и видеотехники, прочих цифровых устройств.

Поделиться ссылкой:

Похожее

uelektrika.ru

основные понятия, формула для расчёта

Конденсатор оказывает определённое сопротивление переменному току и совершенно не проводит постоянный. Это свойство находит применение в различных областях радиоэлектроники и электротехники. Ёмкостное сопротивление в цепи переменного тока зависит от частоты последнего и ёмкости конденсатора.

Основные понятия

Ёмкостное сопротивление — это величина, которая создаётся конденсатором, включённым в цепь. Сопротивление подводящих проводов должно быть непренебрежимо большим. При подаче переменного тока возникают процессы, обусловленные периодическим зарядом и разрядом конденсатора.

Период разбивается на четыре четверти. В течение первой четверти напряжение растёт. В этот момент по цепи проходит зарядный ток, сила которого будет уменьшаться, достигнув нуля, когда электродвижущая сила достигнет положительного максимума. Конденсатор полностью заряжен. После этого начнётся спад напряжения. Конденсатор будет разряжаться через подключённую к нему нагрузку. По цепи потечёт ток.

К концу полупериода величина напряжения будет равна нулю, а сила тока будет наибольшей. Разрядка завершена. В начале третьей четверти электродвижущая сила будет возрастать, изменив своё направление. Вновь начнётся процесс заряда. Направление зарядного тока в третью четверть будет таким же, как и в предыдущую. По мере зарядки конденсатора эта величина будет убывать. К концу третьей четверти процесс зарядки будет завершён.

Электродвижущая сила достигнет своего наибольшего отрицательного значения. А на той обкладке, на которой в течение первого полупериода был положительный заряд, теперь будет отрицательный. Во время четвёртой четверти значение электродвижущей силы снова будет стремиться к нулю. Конденсатор будет разряжаться. Соответственно, в цепи появится постепенно нарастающий ток. Процесс повторяется. Таким образом, фаза переменного тока в конденсаторной цепи опережает фазу напряжения на 90 градусов.

Формула сопротивления

Формула ёмкостного сопротивления выводится следующим образом:

• Вначале следует вычислить угловую частоту. Для этого частоту протекающего по цепи тока (в герцах) необходимо умножить на удвоенное число «пи».
• Затем полученное число следует перемножить на ёмкость конденсатора в фарадах.

Чтобы получить значение ёмкостного сопротивления в омах, следует разделить единицу на число, полученное после умножения угловой частоты на ёмкость. Из этой формулы вытекает, что чем больше ёмкость конденсатора или частота переменного тока, тем меньше его сопротивление.

Когда частота будет равна нулю (постоянный ток), ёмкостное сопротивление станет бесконечно большим. Конденсатор очень большой ёмкости будет проводить ток в широком диапазоне частот.

Применение на практике

Свойства конденсатора используются при конструировании различных фильтров. Действие ёмкостного сопротивления в этом случае зависит от способа подключения детали:

• Если он присоединён параллельно нагрузке, то получится фильтр, задерживающий высокие частоты. С их ростом падает сопротивление конденсатора. Соответственно, нагрузка на высоких частотах шунтируется сильнее, чем на низких.
• Если деталь подключена последовательно с нагрузкой, то получится фильтр, задерживающий низкие частоты. Эта схема также не пропускает постоянное напряжение.

Ещё одна область применения — отделение переменной составляющей от постоянной. Например, в оконечных каскадах усилителей звуковой частоты. Чем выше ёмкость, тем более низкую частоту способен воспроизвести подключённый громкоговоритель.

В фильтрах электропитания, наряду с ёмкостным сопротивлением, используется также свойство накопления и отдачи заряда. В момент повышения нагрузки заряженная ёмкость фильтра разряжается, отдавая дополнительную энергию. Она также осуществляет подавление пульсаций и прочих паразитных сигналов, пропуская их через себя и замыкая на общий провод. Таким образом, обеспечивается сглаживание и поддержание напряжения на нагрузке в заданных пределах, и устранение нежелательных междукаскадных связей, вызывающих нестабильную работу.

Благодаря своим свойствам конденсаторы используются в тех случаях, когда необходимо передать и постоянный, и переменный ток по одним и тем же проводам. Источник постоянного напряжения подключается к общему проводу и второму выводу ёмкости, через которую присоединяется источник переменного напряжения. На другой стороне происходит разделение: потребитель переменного подключается через конденсатор той же ёмкости, а потребитель постоянного — напрямую, до выводов детали.

Распространённый пример подобного использования — это телевизионная наружная антенна с усилителем. Сам телевизор или подключаемое к кабелю устройство, называемое «инжектором», подаёт напряжение питания. В антенном усилителе происходит разделение и фильтрация сигналов. Таким образом, ёмкостное сопротивление конденсатора находит широкое применение. Фильтры обеспечивают задержку одних сигналов и прохождение — других.

Благодаря этому свойству, можно передавать сразу и переменное, и постоянное напряжение, что имеет немаловажное значение при построении некоторых линий связи.

220v.guru

Емкостный ток — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Емкостный ток

Cтраница 1

Емкостный ток нелинейно зависит от потенциала электрода. На полярограммах растворов с концентрацией 10 — 5 М полярографические волны искажаются наложением емкостного тока, и определение их высот существенно затрудняется.  [1]

Емкостный ток / с возрастает линейно, пропорционально частоте, индуктивный ток IL обратно пропорционален частоте, активный ток от частоты не зависит. Точка пересечения характеристик / с и IL определяет условия резонанса.  [3]

Емкостный ток для кабельных линий 6 — 10 кв составляет 0 8 — 1 0 а на 1 км длины.  [4]

Емкостные токи при отключении ненагруженных линий могут достигнуть нескольких десятков и сотен ампер. При отключении выключателя в момент перехода тока через нулевое значение напряжение на расходящихся контактах в первый момент отсутствует.  [5]

Емкостные токи до 30 А не порождают значительных разрушений оборудования 6 — 10 кВ в зоне замыкания на землю, а также опасных перенапряжений в сети. Появляющаяся в месте повреждения дуга относительно быстро гасится и возникает устойчивое замыкание на землю.  [6]

Емкостный ток, как это видно из рис. 10 — 5, изменяется вдоль линии, от ее конца к началу, пропорционально длине линии.  [7]

Емкостные токи, токи дугогасящих реакторов, токи замыкания на землю и напряжения смещения нейтрали измеряются при вводе в эксплуатацию дугогасящих аппаратов и значительных изменениях режимов сети, но не реже 1 раза в 6 лет.  [8]

Емкостные токи / 02 имеют значения и фазы по отношению к Uu такие же, как в сети с изолированными нейтралями.  [9]

Емкостный ток не совпадает по фазе с напряжением, приложенным к зажимам цепи, и сдвинут на / 4 периода в сторону опережения.  [10]

Емкостный ток, как и индуктированный, называют обычно реактивным током.  [11]

Емкостные токи между элементами обмоток ( витки и катушки) и между обмотками и магнитопроводом трансформатора в обычных условиях работы трансформаторов ( / 1 — 5 кГц) весьма малы, и ими можно пренебречь. В трансформаторах без ферромагнитного магнитопровода Lu, L22 и М постоянны. В соответствии с изложенным в § 14 — 1 можно принять, что эти величины постоянны также для любого рассматриваемого режима работы трансформатора со стальным магнитопроводом.  [12]

Емкостный ток на землю фазы С равен нулю ( емкость этой фазы относительно земли оказывается закороченной), а емкостные токи ICA 1СВ К3 / со.  [13]

Емкостные токи величиной до 30 а, возникающие в месте повреждения электросети с изолированной нейтралью, не порождают больших разрушений оборудования или кабеля в зоне замыкания на землю, а появляющаяся при этом дуга быстро гасится.  [14]

Емкостный ток возрастает с увеличением емкости С и скорости нарастания анодного напряжения duajdt. При достижении 1с некоторой величины тиристор переходит в открытое состояние.  [15]

Страницы:      1    2    3    4

www.ngpedia.ru