Полное сопротивление петли фаза ноль таблица: Методические рекомендации по проведению проверки цепи фаза — нуль в электроустановках до 1кВ при системе питания с глухозаземленной нейтралью — Методики испытаний / Документы — Электротехническая лаборатория, г.Ханты-Мансийск

Содержание

Методические рекомендации по проведению проверки цепи фаза — нуль в электроустановках до 1кВ при системе питания с глухозаземленной нейтралью — Методики испытаний / Документы — Электротехническая лаборатория, г.Ханты-Мансийск

Цель проведения измерения.

Измерение сопротивления петли “фаза-нуль” проводится с целью проверки срабатывания защиты электрооборудования и отключения аварийного участка при замыкании фазы на корпус. По измеренному полному сопротивлению петли “фаза-нуль” определяется ток однофазного короткого замыкания. Полученная расчетом величина тока сравнивает с номинальным током защитного аппарата.

2. Меры безопасности.

Пред началом работ необходимо:

• Получить наряд (разрешение) на производство работ

• Подготовить рабочее место в соответствии с характером работы: убедиться в достаточности принятых мер безопасности со стороны допускающего (при работах по наряду), либо принять все меры безопасности самостоятельно (при работах по распоряжению).

• Подготовить необходимый инструмент и приборы.

• При выполнении работ действовать в соответствии с программами (методиками)по испытанию электрооборудования типовыми или на конкретное присоединение. При проведении высоковольтных испытаний на стационарной установке действовать в соответствии с инструкцией.

• При окончании работ на электрооборудовании убрать рабочее место, восстановив нарушенные в процессе работы коммутационные соединения (если таковое имело место).

• Сдать наряд (сообщить об окончании работ руководителю или оперативному персоналу).

• Оформить протокол на проведённые работы

Измерения сопротивления петли «фаза — нуль» необходимо производить пользуясь диэлектрическими перчатками, предварительно необходимо обесточить испытуемую цепь. Только после отключения напряжения необходимо проводить подключение прибора с последующей подачей напряжения и проведением измерения.

3. Нормируемые величины.

Измерения сопротивления петли “фаза-нуль” проводится в сроки, устанавливаемые графиком планово-предупредительного ремонта (ППР). По сопротивлению петли “ фаза-нуль” Zфо (Ом) ток короткого замыкания Iкз (А) определяется по формуле Iкз=Uср/Zфо

где Uср -среднее значение питающего напряжения, В.

В электроустановках до 1кВ с глухим заземленной нейтралью с целью

обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:

· в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;

· в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс(по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.

4. Определяемые характеристики.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в табл. 1.7.1.

Таблица 1.7.1

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение U0, В

Время отключения, с

127

0,8

220

0,4

380

0,2

Более 380

0,1

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 1.7.1, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов илиьщитков при выполнении одного из следующих условий:

1) полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения, Ом:

50=Zц/U0,

где Zц — полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;

U0 — номинальное фазное напряжение цепи, В;

50 — падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;

2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Допускается применение УЗО, реагирующих на дифференциальный ток.

А также ток возникающий при однофазном КЗ во взрывоопасных зонах должен превышать:

В 6 раз номинальный ток автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой

во взрывоопасном помещении.

В 4 раза номинальный ток плавкой вставки во взрывоопасном помещении

При защите автоматическими выключателями имеющими только электромагнитный расцепи-

тель время отключения должно соответствовать данным таблицы 1.7.1

Для расчёта тока однофазного КЗ по результатам измерения сопротивления петли «фаза

— нуль» используют следующую формулу:

Z = U / I,

где Z— сопротивление петли «фаза—нуль», Ом;

U — измеренное испытательное напряжение, В;

I — измеренный испытательный ток, А…

По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.

В системе IT время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.

Таблица 1.7.2

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Номинальное линейное напряжение U0, В

Время отключения, с

220

0,8

380

0,4

660

0,2

Более 660

0,1

Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать время-токовые характеристики данного аппарата (смотри «Методику проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ»).

5. Условия испытаний и измерений

Измерение сопротивления петли «фаза — нуль» следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, в сухую, спокойную погоду. Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.

Влияние нагрева проводников на результаты измерений:

а) Рассмотрение повышения сопротивления проводников, вызванного повышением температуры.

Когда измерения проведены при комнатной температуре и малых токах, чтобы принять в расчет повышение сопротивления проводников в связи с повышением температуры, вызванного током замыкания, и убедиться для системы TN в соответствии измеренной величины сопротивления петли «фаза—нуль» требованиям таблицы 1.7.1, может быть применена нижеприведенная методика.

Считают, что требования таблицы 1.7.1 выполнимы, если петля «фаза—нуль» удовлетворяет следующему уравнению

Z S(m)

≤2U0 / 3Ia,

Где ZS(m) — измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль», Ом;

U0 — фазное напряжение. В;

Ia — ток, вызывающий автоматическое срабатывание аппаратов защиты в течение времени, указанного в таблице 1.7.1., или в течение 5 с для стационарных электроприёмников

Если измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль» превышает 2 U0/3Iа, более точную оценку соответствия требованиям таблицы 1.7.1 можно сделать путем измерения величины сопротивления петли «фаза—нуль»в следующей последовательности:

— сначала измеряют сопротивление петли «фаза—нуль» источника питания на вводе электроустановки Ze;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;

— величины сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников увеличивают для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания. При этом необходимо учитывать величину тока срабатывания аппаратов защиты;

— эти увеличенные значения сопротивления добавляют к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze и в результате получают реальную величину ZS в условиях замыкания.

6. Применяемые приборы, инструменты и аппараты.

Измерения проводятся специальным приборами типа EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H, позволяющим определять полное сопротивление петли “фаза-нуль” при наличии напряжения на источнике питания в электроустановках напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора. Во время работы применяют инструмент с изолированными ручками и индикатор напряжения.

6. Методика проведения измерения.

7.1 Полное сопротивление контура и предполагаемый ток короткого замыкания

В данной функции доступны две подфункции измерения полного сопротивления контура: Подфункция Z LOOP применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания без встроенного УЗО. Подфункция Zs(узо) — функция блокировки срабатывания УЗО — применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания со встроенным УЗО.

7.1.1 Полное сопротивление контура

Полное сопротивление контура представляет собой полное сопротивление контура повреждения при возникновении короткого замыкания на открытых проводящих частях (замыкание между фазным проводником и защитным проводником заземления).

7.1.2. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура

Шаг 1 С
помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию полного сопротивления контура Z LOOP. Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2 Установите следующие параметры измерения:

Тип предохранителя,

Номинальный ток предохранителя,

Время срабатывания предохранителя,

Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3 Для измерения полного сопротивления контура подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1: Подключение измерительного кабеля с вилкой и 3-проводного измерительного кабеля

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата.

Отображаемые результаты:

Z … … … … Полное сопротивление контура,

ISC … … …Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim… … … Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется).

Примечания:

Измерительные выводы L и N автоматически заменяются в следующих случаях: если измерительные провода L/L1 и N/L2 (3-проводный измерительный кабель) подключены в обратном порядке, если выходы сетевой вилки перепутаны или если щуп «commander» перевернут.

Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений. Измерение полного сопротивления контура в подфункции Z LOOP приводит к срабатыванию УЗО.

7.1.3. Функция блокировки срабатывания УЗО

В данной подфункции Zs(узо) измерение полного сопротивления контура не вызывает срабатывания УЗО, благодаря низкому измерительному току. Данная подфункция также может применяться для измерения полного сопротивления контура в электроустановках, оснащенных УЗО с номинальным током срабатывания 10 мA.

7.1.4. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО

Шаг 1 С
помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию блокировки срабатывания УЗО Zs(узо). Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2 Установите следующие параметры измерения:

Тип предохранителя,

Номинальный ток предохранителя,

Время срабатывания предохранителя,

Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3 Для измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1. При необходимости воспользуйтесь меню помощи.

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка

результата.

Отображаемые результаты:

Z … … … … Полное сопротивление контура,

ISC … … …Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim… … … Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется). Сохраните отображенные результаты с целью дальнейшего документирования.

Примечания:

При проведении измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО, срабатывания УЗО, как правило, не происходит. Однако срабатывание УЗО может произойти вследствие протекания тока утечки по РЕ-проводнику или в случае наличия емкостного соединения между фазным и защитным проводниками.

Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

7.2 Полное сопротивление линии и предполагаемый ток короткого замыкания

Полное сопротивление линии — это полное сопротивление токовой петли при возникновении короткого замыкания между фазным и нулевым проводниками в однофазной системе или между двумя фазными проводниками в трехфазной системе.

7.2.1. Порядок проведения измерения полного сопротивления линии

Шаг 1 С помощью переключателя функций выберите функцию Линия.

Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2 Установите следующие параметры измерения:

Тип предохранителя,

Номинальный ток предохранителя,

Время срабатывания предохранителя,

Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3 Для измерения сопротивления линии фаза — фаза или фаза — нейтраль подключите прибор к испытываемому объекту согласно схеме соединений, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2: Подключение измерительного кабеля с вилкой или 3-проводного измерительного кабеля при измерении полного сопротивления линии

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата

Отображаемые результаты:

Z … … … … Полное сопротивление линии,

ISC … … …Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim… … … Минимальный предел предполагаемого тока короткого

замыкания (если применяется).

Примечания:

Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во времяизмерений.

8.
Оформление результатов измерений.

Первичные записи рабочей тетради должны содержать следующие данные:

-дату измерений

-температуру,

-влажность и давление

-наименование, тип, заводской номер оборудования

-номинальные данные объекта испытаний

-результаты испытаний

-используемую схему

По данным испытаний и измерений производятся соответствующие расчёты и сравнения. Вычислив ток однофазного КЗ необходимо определить время срабатывания защитного аппарата по его время-токовой характеристике, и затем дать заключение о времени срабатывания выключателя и его соответствии требованиям ПУЭ. Пример работы с время — токовой характеристикой автоматического выключателя, выполненного в соответствии с ГОСТ Р 50345-99 представлен на рисунке 5. Определённый (измеренный, рассчитанный) ток однофазного КЗ откладывается на время-токовой характеристике в виде вертикальной прямой линии. Токи правее зоны срабатывания обеспечивает срабатывание автоматического выключателя со временем менее 0,4 с. Токи внутри зоны срабатывания обеспечивают отключение автоматического выключателя со временем менее 5 с. Таким образом считаем, что для обеспечения требуемого времени срабатывания автоматического выключателя в пределах менее 0,4 с, ток КЗ должен превышать 10Iн для автоматического выключателя с характеристикой типа С (работает электромагнитный расцепитель).

Рисунок 3. Работа с время-токовой характеристикой автоматического выключателя с характеристикой типа С

Если время срабатывания автоматического выключателя должно быть не более 5 с, то в этом случае считаем, что наиболее вероятно срабатывание обратнозависимого расцепителя, поэтому для определения зоны срабатывания необходимо пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой конкретного автоматического выключателя. На рисунке 5 индивидуальная время-токовая характеристика построена черной линией, принципы построения данной индивидуальной характеристики описаны в «Методике проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ». При работе с время токовой характеристикой автоматических выключателей промышленного исполнения уставка электромагнитного расцепителя считается основой для определения времени срабатывания. Соответственно при величине однофазного тока КЗ, превышающем уставку электромагнитного расцепителя, считаем, что автоматический выключатель отключится за время меньше 0,4 с. Для определения тока однофазного КЗ при котором автоматический выключатель отключится с временем не более 5 с необходимо, как и в первом случае, пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой для конкретного автоматического выключателя. Цепи с применением УЗО в качестве дополнительных защитных устройств также необходимо проверять на соответствие полного сопротивления петли «фаза-нуль» и времени срабатывания защитных аппаратов, реагирующих на сверхток.

РАЗРАБОТАЛ:

Начальник электролаборатории

Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140

ОПИСАНИЕ ТИПА СРЕДСТВА ИЗМЕРЕНИЙ Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140 Назначение средства измерений

Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140 (далее — измерители) предназначены для:

—    измерения полного сопротивления петли короткого замыкания;

—    измерения напряжения и частоты переменного тока;

—    вычисления предполагаемого тока короткого замыкания;

—    проверки правильности чередования фаз.

Подробное описание

Измерители представляют собой переносные цифровые измерительные приборы (ЦИП). При измерениях сопротивления петли короткого замыкания приборы используют метод «искусственного короткого замыкания» испытываемой цепи через эталонный резистор, встроенный в прибор, и ограничивающий величину измерительного тока. При этом измеряется напряжение на входе прибора до и в процессе протекания измерительного тока.

По измеренному значению сопротивления, измерители по закону Ома производят расчет тока короткого замыкания, приведенному к напряжению сети питания.

Приборы измеряют полное сопротивление цепи «фаза — нуль» («L — N»), «фаза — фаза» («L — L»), «фаза — защитный проводник» («L — PE»).

При включении режима «Anti-Trip Technology», приборы измеряют полное сопротивление цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE») с блокировкой срабатывания УЗО.

Основные узлы измерителей: генератор тока, масштабирующий усилитель, коммутатор, АЦП, цифровой монохромный жидкокристаллический индикатор с подсветкой (ЖКИ).

Конструктивно измерители выполнены в корпусах из пластика.

На лицевой панели измерителей расположены ЖКИ и кнопки управления.

На верхней панели корпуса размещены разъемы для подключения измерительных кабелей и краткое руководство по эксплуатации прибора.

На тыльной стороне корпуса находится батарейный отсек.

Питание измерителей осуществляется от шести последовательно соединенных элементов питания типоразмера АА (LR6). Для сохранения заряда батарей приборы оснащены функций автовыключения при бездействии.

Таблица 1 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE»)._

Диапазоны измерений

Пределы допускаемой абсолютной погрешности

Измерение полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE»)

От 0,00 до 19,99 Ом

± (0,032изм.+ 4 е.м.р.)

От 20,0 до 199,9 Ом

От 200 до 1999 Ом

Вычисление предполагаемого тока короткого замыкания

От 0,00 до 1999 А

Определяется погрешностью измерения полного сопротивления

От 2,00 до 19,99 кА

Примечание: 2изм. — измеренное значение полного сопротивления; е.м.р. — единица младшего разряда.

Таблица 2 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE») с блокировкой срабатывания УЗО._

Диапазоны измерений

Пределы допускаемой абсолютной погрешности

Измерение полного сопротивления цепи «фаза — защитный проводник» («L — PE»)

От 0,00 до 19,99 Ом

± (0,032изм.+ 6 е.м.р.)

От 20,0 до 199,9 Ом

От 200 до 1999 Ом

Вычисление предполагаемого тока короткого замыкания

От 0,00 до 1999 А

Определяется погрешностью измерения полного сопротивления

От 2,00 до 19,99 кА

Примечание: 2изм. — измеренное значение полного сопротивления; е.м.р. — единица младшего разряда.

Таблица 3 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения полного сопротивления цепи «фаза — нуль» («L — N»), «фаза — фаза» («L — L»)._

Диапазоны измерений

Пределы допускаемой абсолютной погрешности

Измерение полного сопротивления цепи «фаза — нуль» («L — N»)

От 0,00 до 19,99 Ом

± (0,032изм.+ 4 е.м.р.)

Измерение полного сопротивления цепи «фаза — фаза» («L — L»)

От 0,00 до 19,99 Ом

± (0,032изм.+ 8 е.м.р.)

Вычисление предполагаемого тока короткого замыкания

От 0,00 до 1999 А

Определяется погрешностью измерения полного сопротивления

От 2,00 до 19,99 кА

Примечание: 2изм. — измеренное значение полного сопротивления; е.м.р. — единица младшего разряда.

Таблица 4 — Основные метрологические характеристики измерителей в режиме измерения напряжения переменного тока_

125.33733 53.64231] / Подтип / Ссылка / Тип / Аннотация >> эндобдж 71 0 объект > транслировать х \ s _݉ X ѷ% \ KeN ‘$. б ?: + 6š5F ж * GBRb $ µω7 xBR 4m5M # X ߬ d {YidAf ~ BVrJ?, 5 * 95YQ7F ߐ mlRh4 @ kh \ ŎZv˹q + {rC

15..S: Схемы переменного тока (Резюме) — Physics LibreTexts

82 3 Ключевые термины

Диапазон

измерений

Частота

Пределы допускаемой абсолютной погрешности

От 25 до 500 В

От 45 до 65 Гц

± (0,02Цизм.133×84 мм 0,86 кг

(23 ± 5)°С до 75 %

от — 10 до + 50 °С до 85 %

Номинальное напряжение питания Габаритные размеры (длинахширинахвысота), не более Масса, не более

Нормальные условия применения:

—    температура окружающего воздуха

—    относительная влажность воздуха Рабочие условия применения:

—    температура окружающего воздуха

—    относительная влажность воздуха

Утвержденный тип

Знак утверждения типа наносится методом наклейки на лицевую панель прибора и типографским способом на титульный лист руководства по эксплуатации.

Комплект

Таблица 6 — Комплект поставки

Обозначение изделия

Наименование изделия, документа

Количество, шт.

7218

Измерительный кабель

1

7246

Измерительный кабель

3

9155

Наплечный ремень для переноски

1

9156

Сумка для переноски

1

Руководство по эксплуатации

1

Методика поверки

1

Информация о поверке

осуществляется по документу МП 49299-12 «Измерители сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140. Методика поверки», утвержденному ГЦИ СИ ФГУП «ВНИИМС» в феврале 2012 года.

Средства поверки: магазин мер сопротивлений петли короткого замыкания ММС-1 (± 0,1 %), калибратор универсальный Fluke 9100 (± 0,05 %).

Методы измерений

Сведения о методиках (методах) измерений приведены в руководстве по эксплуатации.

Нормативные и технические документы, устанавливающие требования к измерителям сопротивления петли «фаза-нуль» KEW 4140

1.    ГОСТ 14014-91 Приборы и преобразователи измерительные цифровые напряжения, тока, сопротивления. Общие технические требования и методы испытаний.

2.    ГОСТ 22261-94 Средства измерений электрических и магнитных величин. Общие технические условия.

3.    ГОСТ 8.028-86 ГСИ. Государственный первичный эталон и государственная поверочная схема для средств измерений электрического сопротивления.

4.    Приказ № 1034 от 09.09.2011 г. Министерства здравоохранения и социального развития.

5.    Техническая документация фирмы «Kyoritsu Electrical Instruments Works, Ltd.», Япония.

Рекомендации

— «выполнении работ по обеспечению безопасных условий и охраны труда».

Измерение cопротивления петли фаза-ноль ООО «Олимп-02» 8(495)968-08-60 Москва и Московская область

Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» является важным этапом при проведении работ по электрическим испытаниям и измерениям параметров электросети и электрооборудования. Он входит в программу как при приемо-сдаточных испытаниях, так и при эксплуатационных. Данный вид измерений позволяет определить ток однофазного короткого замыкания в цепи и тем самым определить временные параметры срабатывания устройств защиты электрооборудования от сверхтоков при замыкании фазы на заземленный корпус или на защитный заземляющий проводник.

Измерение сопротивления пели «фаза-нуль» в нашей электролаборатории.

Доверяя проведение работ специалистам нашей компании, вы сэкономите не только свои деньги (что уже немаловажно), но также сэкономите время и сбережете свои нервы. Все наши сотрудники обладают солидным опытом работы в данной сфере и используют самые современные приборы и оборудование для проведения электроизмерений и испытаний электроустановок и электросетей. Для наших клиентов действует гибкая система скидок и индивидуальный подход. Обратившись к нам, вы можете быть уверены, что работа будет выполнена качественно и в кратчайшие сроки. Для того, чтобы заказать услугу (точное название — «Проверка согласования параметров цепи «фаза-нуль» с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников») вы можете связаться с нами одним из трех способов:

  • — написать на электронную почту;
  • — Позвонить по телефону;
  • — заполнить форму онлайн заявки на нашем сайте.

Для чего производить замер сопротивления петли фаза-ноль?

При замыкании токоведущей части электроустановки на открытую проводящую часть или защитный проводник цепи, защитное устройство, которое предназначено для автоматического отключения питания цепи или электрооборудования должно обеспечить защиту от поражения электрическим током человека при одновременном прикосновении к проводящим частям. Для того, чтобы защита была обеспечена, отключение должно происходить за определенный промежуток времени. Например, наибольшее время отключения для системы TN с номинальным напряжением 220В не должно превышать 0,4 секунды. Полное сопротивление петли фаза-ноль должно удовлетворять условию:

(данные приведены в таблице 1). Существуют различные виды расцепителей в аппаратах защиты: с обратно зависимой выдержкой времени, с независимой выдержкой времени, расцепители мгновенного действия и т. д. Расцепители имеют определенную уставку по току срабатывания. То есть для того, чтобы расцепитель отключающего аппарата сработал и разомкнул цепь аварийной линии за установленный промежуток времени, в цепи должен возникнуть соответствующий уставке ток короткого замыкания. Замер сопротивления петли фаза-ноль позволяет определить полное сопротивление замкнутого контура в цепи фазный проводник — нулевой проводник и рассчитать ток, который возникнет в цепи в случае короткого замыкания. (В полное сопротивление петли фаза-ноль входят сопротивления: обмотки силового трансформатора, фазного провода, нулевого рабочего провода, контактов пускателей, автоматов и т. д. (см. рисунок 1).



Полученные данные сравниваются с данными аппарата защиты, установленным в соответствующей линии. При этом ток короткого замыкания должен быть больше тока, обеспечивающего срабатывание защиты в пределах нормируемого времени. Данный замер позволяет сделать вывод о том обеспечена ли защита от поражения током при косвенном прикосновении или нет.

Таблица 1

Номинальное фазное напряжение Uф,В.Время отключения, с.
1270,8
2200,4
3800,2
Более 3800,1

В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты, время отключения не должно превышать 5 секунд.

В цепях, которые питают отдельно стоящие стационарные электроприемники непосредственно от РУ, время автоматического отключения не должно превышать 5-ти секунд, при выполнении следующих условий :

  • — полное сопротивление защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения:
  • — к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Ток короткого замыкания определяется по формуле:

Как происходит замер сопротивления петли «фаза-нуль»?

Рассмотрим данный вид измерений на примере маленького щитка, от которого отходят три линии. Напряжение на линиях 220В, следовательно минимальное время отключения должно быть 0,4 секунды (см. таблицу 1). Все три линии защищены одинаковыми автоматическими выключателями. Допустим, что это автоматы марки АВВ, серии S201 С25. Эти автоматы имеют номинальный ток 25А с характеристикой «С» (рис. 2).



Проведя измерения, мы получили данные о том, что ожидаемый ток короткого замыкания в линиях будет равным:

  • — линия 1 — 118А;
  • — линия 2 — 220А;
  • — линия 3 — 358А.

Время-токовая характеристика «С» данного автомата говорит нам о том, что его мгновенный расцепитель сработает при токах короткого замыкания, равных 5-10 значений номинального. То есть для нашего автоматического выключателя значение тока короткого замыкания должно быть 125-250А. Посмотрим, в какой линии аппарат защиты выбран правильно. Линия 1 сразу отпадает, так как значение тока короткого замыкания в ней ниже диапазона срабатывания расцепителя мгновенного действия. Линия 2 попадает в диапазон срабатывания, однако, согласно времятоковой характеристике, внутри этого диапазона находится неопределенная область. В этой области, аппарат может сработать и меньше, чем за 0,4 секунды и больше. Аппарат защиты, установленный в линии 3 разомкнет цепь меньше, чем через 0,1 секунды и поэтому гарантированно подпадает под наше условие. Вывод: аппарат защиты в линии 3 выбран правильно. Замер сопротивления петли «фаза-нуль» проводят в точках электрической сети, наиболее удаленных от проверяемого аппарата защиты (освещение, розеточные группы и т. д.).

Измерение сопротивления петли «фаза-ноль» не соответствует нормам.

Причиной неудовлетворительных результатов при измерении сопротивления петли «фаза-ноль» может быть очень большая длина линии, и/или маленькое сечение проводников, либо плохие контактные соединения. В любом случае аппарат защиты следует подбирать таким образом, чтобы он гарантированно отключал линию при возникновении короткого замыкания за отведенное нормативами время. Такие результаты мы видим в линии 1 и 2 из предыдущего абзаца. Ток короткого замыкания в линии 1 находится ниже нижнего предела срабатывания мгновенного расцепителя автоматического выключателя. В этом случае решением проблемы будет установка автомата с более низким номиналом тока. Либо установка автоматического выключателя с характеристикой «В». Автоматические выключатели с характеристикой «В» имеют уставку мгновенного расцепителя 3 — 5 значений номинального. То есть автомат с номинальным током 25А с характеристикой «В» будет иметь мгновенный расцепитель, который срабатывает при 75-125А. Такой автомат уже может подойти в качестве аппарата защиты линии 1. В линии 2 ток короткого замыкания находится в неопределенной зоне действия мгновенного расцепителя. В данном случае не обязательно менять автомат, однако необходимо проверить его на отключающую способность током, равным ожидаемому току короткого замыкания (в нашем случае это 220А). Если он срабатывает за время, меньшее чем 0,4 секунды, то его можно использовать в качестве аппарата защиты в линии 2. Существуют и другие способы уменьшения измеренных значений и тем самым увеличения тока короткого замыкания.

Для того, чтобы не рассчитывать постоянно время срабатывания автоматического выключателя, можно воспользоваться требованием ПТЭЭП (таблица 2), согласно которому при замыкании на нулевой защитный проводник ток однофазного короткого замыкания должен составлять не менее 1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя. Для автоматов, которые мы использовали в своем примере, верхнее значение тока срабатывания является 250 А. Умножаем 250 на 1,1 и получаем 275 А.

Таблица 2

Наименование испытанийВид испытанияНормы испытанияУказания
28.4. Проверка срабатывания защиты при системе питания с заземленной нейтралью (TN-C, TN-C-S, TN-S)К, Т, МПри замыкании на нулевой защитный проводник ток однофазного короткого замыкания должен составлять не менее: Трехкратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя. Трехкратного значения номинального тока нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой. Трехкратного значения уставки по току регулируемого расцепителя автоматического выключателя с обратно зависимой от тока характеристикой. 1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя.Проверяется непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петли «фаза-нуль» с последующим определением тока короткого замыкания. У электроустановок, присоединенных к одному щитку и находящихся в пределах одного помещения, допускается производить измерения только на одной, самой удаленной от точки питания установке. У светильников наружного освещения проверяется срабатывание защиты только на самых дальних светильниках каждой линии. Проверка срабатывания защиты групповых линий различных приемников допускается производить на штепсельных розетках с различным контактом.

В конце хотим напомнить, что данное измерение должна производить только специализированная организация, которая зарегистрирована в Федеральной службе по экологическому, технологическому и атомному надзору и имеет соответствующее свидетельство о регистрации электроизмерительной лаборатории. Все сотрудники организации, участвующие в проведении электроизмерительных работ и испытаниях электрооборудования и электросетей, должны иметь соответствующую квалификацию, группу по электробезопасности не ниже третьей и иметь запись в удостоверении о праве проводить испытания оборудования повышенным напряжением.

Видео испытания

Тег video не поддерживается вашим браузером.

скачать протокол измерения сопротивления петли «фаза-нуль»

Проводим измерения петли фаза — нуль в

Измерение петли «фаза — нуль»

Измерение полного сопротивления петли «фаза — нуль» (тока однофазного короткого замыкания) в установках напряжением до 1000 В с глухозаземлённой нейтралью.


Почему именно мы, а не другая электротехническая лаборатория?

— У нас современное электронное оборудование, что позволяет  быстрее делать измерения и вы не сидите без электричества сутками напролет;

— Некоторые наши современные цифровые приборы позволяют выполнять измерения даже под действующим напряжением, и Вы даже не заметите, что мы работаем;

— Мы — это команда специалистов с высшим энергетическим образованием. Мы всегда рады Вам помочь не словом, а именно делом.


Глухозаземленная нейтраль источника электроэнергии – нейтраль генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока напряжением до 1 кВ, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Изолированная нейтраль – нейтраль генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока напряжением до 1 кВ, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.

В электроустановках напряжением ниже 1000 В с глухозаземлённой и изолированной нейтралью защита участков сети осуществляется автоматическими выключателями реагирующими на  сверхток, как основной параметр аварийного состояния электроустановки (ГОСТ Р50571-2, ПУЭ). В электроустановках с изолированной нейтралью участки сети могут дополнительно защищаться устройствами защитного отключения (УЗО), реагирующими на сверхток, устройствами контроля изоляции и т.п. В электроустановках с глухозаземлённой нейтралью УЗО также могут применяться для защиты розеточных групп зданий, при условии, что к этим розеткам могут быть подключены переносные электроприборы.

Для проверки временных параметров срабатывания защитных устройств реагирующих на сверхток (автоматических выключателей) проводится измерение полного сопротивления петли «фаза-нуль» или токов однофазных замыканий. Работа устройств защитного отключения проверяется другим образом. Полное сопротивление петли «фаза-нуль», и, соответственно, ток однофазного замыкания будет зависеть в основном от нескольких факторов: характеристик силового трансформатора, сечения фазных и нулевых жил питающего кабеля или ВЛ и контактных соединений в цепи. Проводимость фазных и нулевых проводников на практике можно не только определить, но и изменить, кроме того, расчётное определение проводимости, в стадии проектирования электроустановки может исключить множество проектных ошибок. Согласно ПУЭ проводимость нулевого рабочего должна быть не ниже 50% проводимости фазных проводников, в необходимых случаях она может быть увеличена до 100% проводимости фазных проводников. Проводимость нулевых защитных проводников должна соответствовать требованиям главы 1.7 ПУЭ. После экспериментального определения сопротивления петли «фаза – нуль» производится расчётная проверка тока короткого замыкания и сравнение полученного тока с током срабатывания автоматического выключателя или другого устройства, защищающего данный участок сети. При прямых измерениях однофазных токов короткого замыкания время срабатывания защитных аппаратов определяется по измеренной величине этого тока.

Проверка сопротивления петли фаза-нуль производится для наиболее удалённых и наиболее мощных электроприёмников, но не менее чем для 10% их общего количества. Расчётную проверку можно производить по формулам:

Zпет = Zп + Zт/3,

где: Zп – полное сопротивление проводов петли фаза – нуль,

Zт – полное сопротивление питающего трансформатора.

По полному сопротивлению петли фаза – нуль определяется ток однофазного КЗ на землю:

Iк = Uф/ Zпет

Если расчёт показывает, что ток однофазного замыкания на землю на 30% превышает допустимый ток (допустимым будем считать ток, величина которого достаточна для срабатывания защитного аппарата в требуемый временной промежуток), то можно ограничится расчётом. В противном случае должны быть проведены замеры полного сопротивления петли «фаза –нуль».

Значения Zт для различных силовых трансформаторов приведены в таблице 1.

Мощность трансформатора (кВА) Первичное напряжение (кВ) Схема соежинения обмоток Полное сопротивление (Ом) 0,4 кВ
25 6-10 Y/Y0 3,110
40 6-10 Y/Y0 1,949
63 6-10 Y/Y0 1,237
100 6-10 Y/Y0 0,779
160 6-10 Y/Y0 0,487
250 6-10 Δ/Y0 0,312
250 6-10 Y/Y0 0,106
250 20-35 Y/Y0 0,305
400 6-10 Y/Y0 0,195
400 6-10 Δ/Y0 0,066
630 6-10 Y/Y0 0,129
1000 6-10 Y/Y0 0,081
1000 6-10 Δ/Y0 0,026

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в таблице 1.7.1.

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN
Номинальное фазное напряжение U0, В Время отключения, с
127 0,8
220 0,4
380 0,2
Более 380 0,1

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1.

По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.

Целью измерения полного сопротивления петли «фаза-нуль» является определение величины тока к.з. цепи. Этот ток должен иметь определенную кратность по отношению к номинальному току плавкой вставки, предохранителя или электромагнитного расцепителя автоматического выключателя, согласно п.п.1.7.79 и 7.3.139 ПУЭ.

Способ защиты электрооборудования от однофазных замыканий Кратность тока однофазного замыкания на землю относительно уставки защиты
Невзрывоопасном Взрывоопасном
1 Плавкий предохранитель 3 4
2 Автоматический выключатель с обратно зависимой от тока характеристикой (тепловой расцепитель) 3 6
3 Автоматический выключатель с электромагнитным расцепителем, если известен коэффициент разброса уставки Кр (по данным завода) 1,1 Кр 1,1 Кр
4 То же при отсутствии заводских данных по Кр при J  ном. уставки до 100А 1,4 1,4
5 То же при отсутствии заводских данных по Кр при J  ном. уставки более 100А 1,25 1,25

Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать времятоковые характеристики данного аппарата

Если у Вас возникли вопросы или вы хотите вызвать нашу электролабораторию, то заполните форму обратной связи, где укажите Ваши контактные данные.

Сделать заказ
 Компания Тесла проведет все необходимы измерения и выдаст установленной Ростехнадзором отчет о проведении испытаний. Компания Тесла имеет все необходимые допуски и сертификаты и готова к сотрудничеству.Расчёт стоимости услуг выполняется индивидуально, в зависимости от условий нахождения объекта. Таким образом Вы получаете строго индивидуальный расчёт по смете работ. Если сделаете заказ через форму обратной связи, то получите скидку на измерения в 10%.

 

Методические рекомендации по проведению проверки цепи фаза — нуль в электроустановках до 1 кВ при системе питания с глухозаземленной нейтралью

4.   Определяемые характеристики.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в табл. 1.7.1.

Таблица 1.7.1

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение U0, ВВремя отключения, с
1270,8
2200,4
3800,2
Более 3800,1

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 1.7.1, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов илиьщитков при выполнении одного из следующих условий:

1) полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения, Ом:

50=Zц/U0,

где Zц — полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;

U0 — номинальное фазное напряжение цепи, В;

50 — падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;

2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Допускается применение УЗО, реагирующих на дифференциальный ток.

А также ток возникающий при однофазном КЗ во взрывоопасных зонах должен превышать:

В 6 раз номинальный ток автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой

во взрывоопасном помещении.

В 4 раза номинальный ток плавкой вставки во взрывоопасном помещении

При защите автоматическими выключателями имеющими только электромагнитный расцепи-

тель время отключения должно соответствовать данным таблицы 1.7.1

Для расчёта тока однофазного КЗ по результатам измерения сопротивления петли «фаза

– нуль» используют следующую формулу:

Z = U / I,

где Z— сопротивление петли «фаза—нуль», Ом;

U — измеренное испытательное напряжение, В ;

I — измеренный испытательный ток, А..

По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.

В системе IT время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.

Таблица 1.7.2

Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Номинальное линейное напряжение U0, ВВремя отключения, с
2200,8
3800,4
6600,2
Более 6600,1

Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать время-токовые характеристики данного аппарата (смотри «Методику проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ»).

5.   Условия испытаний и измерений

Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, в сухую, спокойную погоду. Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.

Влияние нагрева проводников на результаты измерений:

а) Рассмотрение повышения сопротивления проводников, вызванного повышением температуры.

Когда измерения проведены при комнатной температуре и малых токах, чтобы принять в расчет повышение сопротивления проводников в связи с повышением температуры, вызванного током замыкания, и убедиться для системы TN в соответствии измеренной величины сопротивления петли «фаза—нуль» требованиям таблицы 1.7.1, может быть применена нижеприведенная методика.

Считают, что требования таблицы 1.7.1 выполнимы, если петля «фаза—нуль» удовлетворяет следующему уравнению

                       Z S(m) ≤2U0 / 3Ia,                       

Где ZS(m) — измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль», Ом;

U0 — фазное напряжение. В;

Ia — ток, вызывающий автоматическое срабатывание аппаратов защиты в течение времени, указанного в таблице 1.7.1., или в течение 5 с для стационарных электроприёмников

Если измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль» превышает 2 U0/3Iа, более точную оценку соответствия требованиям таблицы 1.7.1 можно сделать путем измерения величины сопротивления петли «фаза—нуль»в следующей последовательности:

— сначала измеряют сопротивление петли «фаза—нуль» источника питания на вводе электроустановки Ze;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;

— величины сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников увеличивают для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания. При этом необходимо учитывать величину тока срабатывания аппаратов защиты;

— эти увеличенные значения сопротивления добавляют к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze и в результате получают реальную величину ZS в условиях замыкания.

Проверка условий срабатывания защитного аппарата

3X4

3X6

3Х10

3X16

3X25

3X35

3X50

3X70

3X95

3X120

3X150

3X185

Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюмниий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
Медь
Алюминий
9,59
13,52
7,76
10,34
6,36
7,86
5,6
6,49
5,14
5,70
4,91
5,30
4,75
5,02
4,64
4,83
4,57
4,70
4,51
4,62
4,47
4,56
4,44
4,52
8,42
12,35
6,59
9,17
5,19
6,69
4,43
5,32
3,97
4,53
3,74
4,13
3,58
3,85
3,47
3,66
3,40
3,53
3,34
3,45
3,30
3,39
3,27
3,35
7,82
11,79
5,97
8,59
4,55
6,07
3,78
4,68
3,31
3,88
3,09
3,48
2,92
3,19
2,81
3,0
2,73
2,87
2,69
2,8
2,65
2,74
2,63
2,7
7,45
11,42
6,60
8,22
4,18
5,7
3,41
4,31
2,94
3,51
2,71
3,11
2,55
2,72
2,44
2,63
2,36
2,50
2,32
2,43
2,28
2,37
2,26
2,33
7,40
11,37
5,54
8,17
4,11
5,63
3,32
4,24
2,86
3,43
2,64
3,03
2,47
2,74
2,37
2,55
2,29
2,42
2,24
2,35
2,21
2,29
2,18
2,25
7,17
11,14
5,31
7,94
3,98
5,4
3,09
3,01
2,63
3,2
2,4
2,8
2,24
2,5
2,4
2,32
2,06
2,19
2,01
2,12
1,98
2,06
1,95
2,02
7,14
11,13
5,27
7,92
3,83
5,37
3,04
3,96
2,57
3,15
2,35
2,74
2,19
2,45
2,08
2,26
2,01
2,14
1,96
2,07
1,93
2,01
1,90
1,96
6,92
10,91
5,05
7,7
3,61
5,15
2,82
3,74
2,35
2,93
2,13
2,52
1,97
2,23
1,86
2,04
1,79
1,92
1,74
1,85
1,71
1,79
1,68
1,74
6,82
10,81
4,95
7,61
3,5
5,05
2,71
3,64
2,24
2,82
2,01
2,41
1,86
2,12
1,75
1,93
1,67
1,8
1,63
1,74
1,60
1,65
1,58
1,64
6,59
10,58
4,72
7,38
3,27
4,82
2,48
3,41
2,01
2,59
1,78
2,18
1,63
1,89
1,52
1,7
1,44
1,57
1,4
1,51
1,37
1,47
1,35
1,41
6,56
10,56
4.68
7,34
3,22
4,77
2,42
3,36
1,95
2,53
1,73
2,12
1,57
1,83
1,46
1,64
1,38
1,51
1,35
1,45
1,31
1,39
1,28
1,35
6,45
10,45
4,57
7,23
3,1
4,66
2,31
3,25
1,84
2,42
1,62
2,01
1,46
1,72
1,35
1,53
1,27
1,40
1,24
1,34
1,2
1,28
1,17
1,24

Петля «фаза-ноль» и нормы соответсвия (Страница 1) — Спрашивайте

Добрый день, коллеги! Возник вопрос к НТД о нормах допуска при проверки петли «фазы-ноль». Принесли мне протокол на проверку по автоматам защиты электродвитателя GPS2B на 63А, установленный 0,4кВ. У него кратность тока отсечки 13 и равна 819А (и на сколько я понимаю, есть регулирование номинального тока). Получили данные петли «фаза-ноль» = 838А.
По ПТЭЭП, прил. 3, п. 28.4:

Проверка срабатывания защиты при системе питания с заземленной нейтралью (TN—C, TN—C—S, ТN—S).
Проверяется непосредственным измерением тока однофазного короткого замыкания с помощью специальных приборов или измерением полного сопротивления петля фаза-ноль с последующим определением тока короткого замыкания.
При замыкании на нулевой защитный рабочий провод ток однофазного короткого замыкания должен составлять не менее:
    трехкратного значения номинального тока плавкой вставки предохранителя;
    трехкратного значения номинального тока нерегулируемого расцепителя автоматического выключателя с обратнозависимой от тока характеристикой;
    трехкратного значения уставки по току срабатывания регулируемого расцепителя автоматического выключателя обратнозависимой от тока характеристикой;
    1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя (1,1 x Iном x N, где Iном – номинальный ток срабатывания, а N = 5, 10 и 20, для характеристик «B», «C» и «D» соответственно).

Я так думаю, что подходит пункт «

1,1 верхнего значения тока срабатывания мгновенно действующего расцепителя (1,1 x Iном x N, где Iном – номинальный ток срабатывания, а N = 5, 10 и 20, для характеристик «B», «C» и «D» соответственно)

«, т.к. есть электромагнитный расцепитель.
По всем выкладкам, чтобы этот пункт удовлетворить, должны получиться измерения 1,1*819=900,9А. Т.к. получили 838А, то ток однофазного КЗ не проходит и скорей всего, нужно увеличивать сечение питающего кабеля или менять автомат.
Очень смущает пункт ПУЭ 1.7.79 и таблица 1.7.1. Согласно этой таблицы «Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN» для «Номинальное фазное напряжение U0, В = 220В» время отключения не более 0,4секунды. Я так полагаю, что при токе около тока отсечки (819А) тепловуха отключит данный автоматический выключатель за такое время (протоколов на испытания данных автоматов не имею). Возникли вопросы только к измерениям петли «фаза-ноль».

Кто что сможет подсказать по этому поводу и чему руководствоваться при вводе в работу данной установки с такими автоматами?

Согласование импеданса и Учебное пособие по диаграмме Смита

При практической реализации ВЧ приложений всегда возникают кошмарные задачи. Во-первых, необходимо согласовать разные импедансы соединенных между собой блоков. Обычно они включают антенну на малошумящий усилитель (LNA), выход усилителя мощности (RFOUT) на антенну и выход LNA / VCO на входы смесителя. Задача согласования требуется для правильной передачи сигнала и энергии от «источника» к «нагрузке».»

На высоких радиочастотах паразитные элементы (такие как индуктивность проводов, межслойные емкости и сопротивления проводников) оказывают значительное, но непредсказуемое влияние на согласующую сеть. Выше нескольких десятков мегагерц теоретических расчетов и моделирования часто недостаточно. Для определения правильных окончательных значений необходимо учитывать лабораторные измерения РЧ-сигнала на месте, а также работу по настройке. Вычислительные значения необходимы для определения типа конструкции и значений целевых компонентов.

Есть много способов согласования импеданса, в том числе:

  • Компьютерное моделирование: Сложный, но простой в использовании, поскольку такие тренажеры предназначены для различных функций конструкции, а не для согласования импеданса. Дизайнеры должны быть знакомы с множеством входных данных, которые необходимо ввести, и правильными форматами. Им также нужен опыт, чтобы найти полезные данные среди множества получаемых результатов. Кроме того, программное обеспечение для моделирования схем не предустановлено на компьютерах, если они не предназначены для такого приложения.
  • Вычисления вручную: Утомительно из-за длины («километр») уравнений и сложной природы чисел, которыми нужно манипулировать.
  • Instinct: Его можно приобрести только после того, как кто-то посвятил много лет работе с РФ. Короче, это для супер-специалиста.
  • Таблица Смита: , на которой сконцентрировано внимание в данной статье.
Основная цель этой статьи — рассмотреть конструкцию и предысторию диаграммы Смита, а также обобщить практические способы ее использования.Рассматриваемые темы включают практические иллюстрации параметров, такие как поиск совпадающих значений компонентов сети. Конечно, согласование для передачи максимальной мощности — не единственное, что мы можем сделать с помощью диаграмм Смита. Они также могут помочь проектировщику с такими задачами, как оптимизация для достижения наилучших показателей шума, обеспечение влияния фактора качества и оценка анализа устойчивости.


Рис. 1. Основы импеданса и диаграмма Смита.

Быстрая грунтовка
Перед тем, как представить служебные программы диаграммы Смита, было бы благоразумно представить краткий обзор явления распространения волн для проводки ИС в условиях РЧ (выше 100 МГц).Это может быть справедливо для непредвиденных обстоятельств, таких как линии RS-485, между PA и антенной, между LNA и понижающим преобразователем / микшером и так далее.

Хорошо известно, что для получения максимальной передачи мощности от источника к нагрузке полное сопротивление источника должно равняться комплексно-сопряженной величине полного сопротивления нагрузки, или:

R S + jX S = R L — jX L

Рис. 2. Схема R S + jX S = R L — jX L .

Для этого условия энергия, передаваемая от источника к нагрузке, максимальна. Кроме того, для эффективной передачи мощности это условие необходимо для предотвращения отражения энергии от нагрузки обратно к источнику. Это особенно верно для высокочастотных сред, таких как видеолинии, радиочастотные и микроволновые сети.

Что это такое
Диаграмма Смита представляет собой круговой график с множеством переплетенных кругов. При правильном использовании согласование импедансов с очевидной сложной структурой может быть выполнено без каких-либо вычислений.Единственное, что требуется, — это считывать значения, указанные в кружках, и следовать им.

Диаграмма Смита представляет собой полярный график комплексного коэффициента отражения (также называемый гаммой и обозначаемый знаком Γ). Или он определяется математически как параметр однопортового рассеяния s или s 11 .

Диаграмма Смита разработана путем исследования нагрузки, при которой необходимо согласовать полное сопротивление. Вместо того, чтобы напрямую рассматривать его импеданс, вы выражаете его коэффициент отражения Γ L , который используется для характеристики нагрузки (такой как проводимость, усиление и крутизна).Γ L более полезен при работе с радиочастотами.

Мы знаем, что коэффициент отражения определяется как отношение между отраженной волной напряжения и падающей волной напряжения:


Рисунок 3. Импеданс на нагрузке.

Количество отраженного сигнала от нагрузки зависит от степени несоответствия между импедансом источника и импедансом нагрузки. Его выражение было определено следующим образом:

Поскольку импедансы являются комплексными числами, коэффициент отражения также будет комплексным числом.

Чтобы уменьшить количество неизвестных параметров, полезно заморозить те, которые часто появляются и являются общими в приложении. Здесь Z 0 (характеристическое сопротивление) часто является постоянным и действительным нормированным значением, например 50 Ом, 75 Ом, 100 Ом и 600 Ом. Затем мы можем определить нормализованный импеданс нагрузки как:

С этим упрощением мы можем переписать формулу коэффициента отражения как:

Здесь мы можем увидеть прямую зависимость между импедансом нагрузки и ее коэффициентом отражения.К сожалению, сложный характер отношения практически бесполезен, поэтому мы можем использовать диаграмму Смита как тип графического представления приведенного выше уравнения.

Чтобы построить диаграмму, уравнение необходимо переписать, чтобы извлечь стандартные геометрические фигуры (например, круги или случайные линии).

Во-первых, уравнение 2.3 меняется на противоположное и дает:

и

Уравнивая действительные и мнимые части уравнения 2.5, мы получаем два новых независимых соотношения:

Уравнение 2.6 затем обрабатывается преобразованием уравнений с 2.8 по 2.13 в окончательное уравнение 2.14. Это уравнение представляет собой соотношение в форме параметрического уравнения (x — a) ² + (y — b) ² = R² в комплексной плоскости (Γr, Γi) круга с центром в координатах [r / (r + 1 ), 0] и радиусом 1 / (1 + r).

Подробнее см. Рисунок 4a .


Рисунок 4а. Точки, расположенные на круге, представляют собой все импедансы, характеризующиеся одним и тем же значением части реального импеданса.Например, окружность r = 1 центрирована в координатах (0,5, 0) и имеет радиус 0,5. Он включает в себя точку (0, 0), которая является нулевой точкой отражения (нагрузка согласована с характеристическим сопротивлением). Короткое замыкание как нагрузка представляет собой круг с центром в координате (0, 0) и радиусом 1. Для нагрузки разомкнутой цепи круг вырождается в одну точку (с центром в 1, 0 и с радиус 0). Это соответствует максимальному коэффициенту отражения, равному 1, при котором вся падающая волна полностью отражается.

При разработке диаграммы Смита следует соблюдать определенные меры предосторожности. Это одни из самых важных:

  • Все круги имеют одну и ту же уникальную точку пересечения в координате (1, 0).
  • Круг с нулевым сопротивлением, на котором нет сопротивления (r = 0), является наибольшим.
  • Бесконечный круг резистора уменьшен до одной точки в (1, 0).
  • Отрицательного сопротивления быть не должно. Если одно (или несколько) произойдет, мы столкнемся с возможностью возникновения колебательных условий.
  • Можно выбрать другое значение сопротивления, просто выбрав другой кружок, соответствующий новому значению.
Вернуться к чертежной доске
Двигаясь дальше, мы используем уравнения с 2.15 по 2.18 для дальнейшего преобразования уравнения 2.7 в другое параметрическое уравнение. Это приводит к уравнению 2.19.

Опять же, 2.19 представляет собой параметрическое уравнение типа (x — a) ² + (y — b) ² = R² в комплексной плоскости (Γr, Γi) круга с центром в координатах (1, 1 / x ) и радиусом 1 / x.

Подробнее см. Рисунок 4b .


Рисунок 4б. Точки, расположенные на окружности, представляют собой все импедансы, характеризующиеся одним и тем же значением мнимой части импеданса x. Например, круг × = 1 центрирован в координате (1, 1) и имеет радиус 1. Все круги (постоянный x) включают точку (1, 0). В отличие от кругов действительной части, × может быть положительным или отрицательным. Это объясняет повторяющиеся зеркальные круги в нижней части комплексной плоскости.Все центры окружностей расположены на вертикальной оси, пересекающей точку 1.

Получить изображение?
Чтобы завершить нашу диаграмму Смита, мы совмещаем два семейства кругов. Тогда можно увидеть, что все круги одного семейства будут пересекать все круги другого семейства. Зная импеданс в виде r + jx, можно определить соответствующий коэффициент отражения. Необходимо только найти точку пересечения двух окружностей, соответствующих значениям r и x.
Это тоже возвратно-поступательное движение
Возможна и обратная операция. Зная коэффициент отражения, найдите две окружности, пересекающиеся в этой точке, и прочтите соответствующие значения r и × на кружках. Процедура для этого следующая:
  • Определите импеданс как точку на диаграмме Смита.
  • Найдите коэффициент отражения (Γ) для импеданса.
  • Имея характеристическое сопротивление и Γ, найдите полное сопротивление.
  • Преобразуйте полное сопротивление в полную проводимость.
  • Найдите эквивалентное сопротивление.
  • Найдите значения компонентов для желаемого коэффициента отражения (в частности, элементы согласующей сети, см. Рисунок 7 ).
Экстраполировать
Поскольку метод разрешения диаграммы Смита в основном является графическим методом, точность решений напрямую зависит от определений графиков. Вот пример, который может быть представлен диаграммой Смита для ВЧ приложений:

Пример: Рассмотрим характеристическое сопротивление оконечной нагрузки 50 Ом и следующие импедансы:

Z 1 = 100 + j50Ω Z 2 = 75 — j100 Ом Z 3 = j200 Ом Z 4 = 150 Ом
Z 5 = ∞ (обрыв) Z 6 = 0 (короткое замыкание) Z 7 = 50 Ом Z 8 = 184 — j900 Ом

Затем выполните нормализацию и постройте график (см. , рис. 5, ).Точки расположены следующим образом:
z 1 = 2 + j z 2 = 1,5 — j2 z 3 = j4 z 4 = 3
z 5 = 8 z 6 = 0 z 7 = 1 z 8 = 3,68 — j18


Для увеличения изображения (PDF, 502K)
Рис. 5. Точки, нанесенные на диаграмму Смита.

Теперь можно напрямую извлечь коэффициент отражения Γ на диаграмме Смита на Рисунке 5.После того, как точка импеданса нанесена на график (точка пересечения круга постоянного сопротивления и круга постоянного реактивного сопротивления), просто прочитайте прямоугольную проекцию координат на горизонтальной и вертикальной оси. Это даст Γr, действительную часть коэффициента отражения, и Γi, мнимую часть коэффициента отражения (см. , рис. 6, ).

Также можно взять восемь случаев, представленных в примере, и извлечь их соответствующие Γ непосредственно из диаграммы Смита на рисунке 6.Цифры:

Γ 1 = 0,4 + 0,2j Г 2 = 0,51 — 0,4j Г 3 = 0,875 + 0,48j Г 4 = 0,5
Γ 5 = 1 Г 6 = -1 Г 7 = 0 Г 8 = 0,96 — 0,1j


Рис. 6. Прямое извлечение коэффициента отражения Γ, действительного и мнимого по оси X-Y.
Работа с допуском
Диаграмма Смита построена с учетом импеданса (резистора и реактивного сопротивления). После того, как диаграмма Смита построена, ее можно использовать для анализа этих параметров как в последовательном, так и в параллельном мире. Добавить элементы в серию просто. Можно добавлять новые элементы и определять их эффекты, просто перемещаясь по кругу к их соответствующим значениям. Однако параллельное суммирование элементов — другое дело. Это требует учета дополнительных параметров.Часто в мире допуска проще работать с параллельными элементами.

Мы знаем, что по определению Y = 1 / Z и Z = 1 / Y. Адмиттанс был выражен в mhos или Ω -1 , хотя теперь выражается как siemens, или S. И, поскольку Z является комплексным, Y также должен быть комплексным.

Следовательно, Y = G + jB (2.20), где G называется «проводимостью», а B — «проводимостью» элемента. Однако важно проявлять осторожность. Следуя логическому предположению, мы можем заключить, что G = 1 / R и B = 1 / X.Однако это не так. Если использовать это предположение, результаты будут неверными.

При работе с допуском первое, что мы должны сделать, это нормализовать y = Y / Y 0 . Это приводит к y = g + jb. Итак, что происходит с коэффициентом отражения? Проработав следующее:

Оказывается, выражение для G противоположно по знаку z, и Γ (y) = -Γ (z).

Если мы знаем z, мы можем поменять местами знаки Γ и найти точку, расположенную на том же расстоянии от (0, 0), но в противоположном направлении.Тот же результат может быть получен путем поворота на угол 180 ° вокруг центральной точки (см. Рисунок 7).


Рисунок 7. Результаты поворота на 180 °.

Конечно, хотя Z и 1 / Y действительно представляют один и тот же компонент, новая точка отображается как другой импеданс (новое значение имеет другую точку на диаграмме Смита и другое значение отражения и т. Д.). Это происходит потому, что график представляет собой график импеданса. Но новая точка — это, по сути, допуск. Следовательно, значение, указанное на диаграмме, следует рассматривать как сименс.

Хотя этого метода достаточно для выполнения преобразований, он не работает для определения разрешения схемы при работе с элементами, включенными параллельно.

Диаграмма Смита допуска
В предыдущем обсуждении мы увидели, что каждую точку на диаграмме Смита импеданса можно преобразовать в ее аналог проводимости, повернувшись на 180 ° вокруг начала координат комплексной плоскости Γ. Таким образом, диаграмму Смита полного сопротивления можно получить, повернув всю диаграмму Смита полного сопротивления на 180 °.Это очень удобно, так как избавляет от необходимости строить еще одну диаграмму. Точка пересечения всех кругов (постоянная проводимость и постоянная проводимость) автоматически находится в точке (-1, 0). С этим сюжетом также становится проще добавлять элементы параллельно. Математически построение диаграммы Смита создается следующим образом:

, затем обратное уравнение:

Затем, устанавливая действительную и мнимую части уравнения 3.3 равны, мы получаем два новых независимых отношения:

Развивая уравнение 3.4, мы получаем следующее:

, которое снова является параметрическим уравнением типа (x — a) ² + (y — b) ² = R² (уравнение 3.12) в комплексной плоскости (Γr, Γi) круга с его координатами с центром в [-g / (g + 1), 0] и радиусом 1 / (1 + g).

Кроме того, развивая уравнение 3.5, мы показываем, что:

, которое снова является параметрическим уравнением типа (x — a) ² + (y — b) ² = R² (уравнение 3.17).

Разрешение эквивалентного импеданса
При решении задач, в которых элементы, соединенные последовательно и параллельно, смешиваются вместе, мы можем использовать одну и ту же диаграмму Смита и вращать ее вокруг любой точки, где существуют преобразования из z в y или y в z.

Рассмотрим сеть Рисунок 8 (элементы нормированы с Z 0 = 50 Ом). Последовательное реактивное сопротивление (x) положительно для индуктивности и отрицательно для емкости. Подверженность (b) положительна для емкости и отрицательна для индуктивности.


Рисунок 8. Многоэлементная схема.

Схема должна быть упрощена (см. Рисунок 9 ). Начиная с правой стороны, где есть резистор и индуктор со значением 1, мы строим последовательную точку, где круг r = 1 и круг l = 1. Это становится точкой A. Поскольку следующий элемент является элементом в шунте (параллельном) переключаемся на диаграмму Смита адмиттанса (вращая всю плоскость на 180 °). Однако для этого нам нужно преобразовать предыдущую точку в допуск.Это становится A ‘. Затем мы поворачиваем самолет на 180 °. Сейчас мы находимся в режиме допуска. Шунтирующий элемент можно добавить, пройдя по окружности проводимости на расстояние, соответствующее 0,3. Это должно быть сделано против часовой стрелки (отрицательное значение) и дает точку B. Затем у нас есть еще один элемент серии. Мы снова переключаемся обратно на диаграмму Смита импеданса.


Рисунок 9. Сеть на Рисунке 8 с разбитыми элементами для анализа.

Перед тем, как сделать это, необходимо снова преобразовать предыдущую точку в импеданс (это была полная проводимость).После преобразования мы можем определить B ‘. Используя ранее установленную процедуру, диаграмму снова поворачивают на 180 °, чтобы вернуться в режим импеданса. Для добавления элемента серии необходимо пройти по кругу сопротивления на расстояние, соответствующее 1,4, и отметить точку C. Это нужно сделать против часовой стрелки (отрицательное значение). Для следующего элемента выполняется такая же операция (преобразование в проводимость и поворот плоскости). Затем переместите заданное расстояние (1.1) по часовой стрелке (поскольку значение положительное) вдоль окружности постоянной проводимости.Мы отмечаем это как D. Наконец, мы возвращаемся обратно в режим импеданса и добавляем последний элемент (последовательный индуктор). Затем мы определяем требуемое значение z, расположенное на пересечении круга резистора 0,2 и круга реактивного сопротивления 0,5. Таким образом, z определено равным 0,2 + j0,5. Если характеристическое сопротивление системы составляет 50 Ом, то Z = 10 + j25 Ом (см. , рисунок 10, ).


Для увеличенного изображения (PDF, 600K)
Рис. 10. Сетевые элементы, нанесенные на диаграмму Смита.

Согласование импедансов по ступеням
Другой функцией диаграммы Смита является возможность определения согласования импеданса.Это операция, обратная нахождению эквивалентного импеданса данной сети. Здесь импедансы фиксированы на двух концах доступа (часто источник и нагрузка), как показано на Рис. 11 . Задача состоит в том, чтобы спроектировать сеть, которая будет вставлена ​​между ними, чтобы обеспечить надлежащее согласование импеданса.


Рис. 11. Типичная схема с известными импедансами и неизвестными компонентами.

На первый взгляд кажется, что это не сложнее, чем найти эквивалентное сопротивление.Но проблема в том, что может существовать бесконечное количество подходящих комбинаций компонентов сети, которые дают аналогичные результаты. И другие входные данные, возможно, также должны быть рассмотрены (например, структура типа фильтра, коэффициент качества и ограниченный выбор компонентов).

Подход, выбранный для этого, требует добавления последовательных и шунтирующих элементов на диаграмму Смита до тех пор, пока не будет достигнут желаемый импеданс. Графически это выглядит как способ связать точки на диаграмме Смита. Опять же, лучший способ проиллюстрировать подход — это рассмотреть требование в качестве примера.

Цель состоит в том, чтобы согласовать полное сопротивление источника (Z S ) с нагрузкой (z L ) на рабочей частоте 60 МГц (см. Рисунок 11). Сетевая структура зафиксирована как низкочастотный, тип L (альтернативный подход состоит в том, чтобы рассмотреть проблему, как заставить нагрузку проявляться как импеданс со значением = Z S , комплексно сопряженным Z S ). Вот как находится решение.


Для увеличенного изображения (PDF, 537K)
Рисунок 12. Сеть на Рисунке 11 с точками, нанесенными на диаграмму Смита.

Первое, что нужно сделать, это нормализовать различные значения импеданса. Если это не указано, выберите значение, которое находится в том же диапазоне, что и значения нагрузки / источника. Предположим, что Z 0 составляет 50 Ом. Таким образом, z S = 0,5 — j0,3, z * S = 0,5 + j0,3 и z L = 2 — j0,5.

Затем разместите две точки на графике. Отметьте A для z L и D для z * S .

Затем определите первый элемент, подключенный к нагрузке (конденсатор в шунте), и преобразуйте его в полную проводимость.Это дает нам точку А ‘.

Определите участок дуги, на котором появится следующая точка после подключения конденсатора C. Поскольку мы не знаем значение C, мы не знаем, где остановиться. Однако мы знаем направление. C в шунте означает движение по часовой стрелке на диаграмме Смита, пока не будет найдено значение. Это будет точка B (вход). Поскольку следующий элемент является последовательным элементом, точка B должна быть преобразована в плоскость импеданса. Тогда можно получить точку B ‘.Точка B ‘должна быть расположена на той же окружности резистора, что и D. Графически существует только одно решение от A’ до D, но промежуточная точка B (и, следовательно, B ‘) должна быть проверена с помощью «теста и -попробовать «настройку. Найдя точки B и B ‘, мы можем измерить длины дуги A’ через B и дуги B ‘через D. Первая дает нормированное значение проводимости C. Вторая дает нормированное значение реактивного сопротивления L. Дуга A ‘через B измеряет b = 0,78 и, следовательно, B = 0,78 × Y 0 = 0.0156S. Поскольку ωC = B, тогда C = B / ω = B / (2πf) = 0,0156 / [2π (60 × 10 6 )] = 41,4 пФ.

Дуга от B ‘до D имеет размер x = 1,2, таким образом, X = 1,2 × Z 0 = 60 Ом. Поскольку ωL = X, то L = X / ω = X / (2πf) = 60 / [2π (60 × 10 6 )] = 159nH.


Рис. 13. Типовая рабочая схема MAX2472.

Второй пример соответствует выходу MAX2472 с сопротивлением нагрузки 50 Ом (z L ) на рабочей частоте 900 МГц (см. , рисунок 14, ).Эта сеть будет использовать ту же конфигурацию, что и в таблице данных MAX2472. На приведенном выше рисунке показана согласующая цепь с шунтирующей катушкой индуктивности и последовательным конденсатором. Вот как находится решение.


Рисунок 14. Сеть на Рисунке 13 с точками, нанесенными на диаграмму Смита.

Первое, что нужно сделать, это преобразовать параметр рассеяния S 22 в его эквивалентный нормированный импеданс источника. MAX2472 использует Z 0 как 50 Ом.Таким образом, S 22 = 0,81 / -29,4 ° становится z S = 1,4 — j3,2, z L = 1 и z L * = 1.

Затем поместите две точки на Диаграмма. Отметьте A для z S и D для z L *. Поскольку первый элемент, подключенный к источнику, представляет собой шунтирующую катушку индуктивности, преобразуйте полное сопротивление источника в полную проводимость. Это дает нам точку А ‘.

Определите участок дуги, на котором появится следующая точка после подключения индуктора L MATCH .Поскольку нам неизвестна стоимость L MATCH , мы не знаем, где остановиться. Однако мы знаем, что после добавления L MATCH (и обратного преобразования в импеданс) результирующий импеданс источника должен лежать на окружности r = 1. Следовательно, дополнительный последовательный конденсатор C MATCH может довести результирующий импеданс до z = 1 + j0. Поворачивая круг r = 1 на 180 ° вокруг начала координат, мы наносим на график все возможные значения проводимости, соответствующие кругу r = 1. Пересечение этого отраженного круга и круга постоянной проводимости, используемого с точкой A ‘, дает нам точку B (проводимость).Отражение точки B на импеданс становится точкой B ‘.

Найдя точки B и B ‘, мы можем измерить длины дуги A’ через B и дуги B ‘через D. Первое измерение дает нормированное значение чувствительности L MATCH . Второй дает нормированное значение реактивного сопротивления C MATCH . Дуга от A ‘до B имеет размер b = -0,575 и, следовательно, B = -0,575 × Y 0 = 0,0115S. Поскольку 1 / ωL = B, то L MATCH = 1 / Bω = 1 / (B2πf) = 1 / (0,01156 × 2 × π × 900 × 10 6 ) = 15.38nH, что округляется до 15nH. Дуга от B ‘до D имеет размер × = -2,81, таким образом, X = -2,81 × Z 0 = -140,5 Ом. Поскольку -1 / ωC = X, тогда C MATCH = -1 / Xω = -1 / (X2πf) = -1 / (- 140,5 × 2 × π × 900 × 10 6 ) = 1,259 пФ, что округляет до 1 пФ. Хотя эти расчетные значения не учитывают паразитные индуктивности и емкости компонентов, они дают значения, близкие к значениям, указанным в паспорте: L MATCH = 12 нГн и C MATCH = 1 пФ.

Заключение
Учитывая сегодняшнее богатство программного обеспечения и доступность высокоскоростных мощных компьютеров, можно усомниться в необходимости такого базового и фундаментального метода определения основных схем.

На самом деле, то, что делает инженера настоящим инженером, — это не только академические знания, но и способность использовать ресурсы всех типов для решения проблемы. Легко вставить несколько чисел в программу и заставить ее выдавать решения. Когда решения сложны и многогранны, особенно удобно иметь компьютер для выполнения основной работы. Однако знание основной теории и принципов, которые были перенесены на компьютерные платформы и откуда они взялись, делает инженера или проектировщика более разносторонним и уверенным профессионалом и делает результаты более надежными.

Похожая версия этой статьи появилась в июльском номере журнала RF Design за 2000 год.

Микроволны101 | Основы работы с диаграммами Смита

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу главную страницу, посвященную S-параметрам

Щелкните здесь, чтобы перейти на нашу страницу, посвященную VSWR

Щелкните здесь, чтобы перейти на страницу построения диаграмм Смита в Excel

Щелкните здесь, чтобы узнать о трехмерной диаграмме Смита

Диаграмма Смита была разработана Филипом Смитом в лаборатории радиоисследований компании Bell Telephone в 1930-х годах.Обязательно ознакомьтесь с нашей записью о Филипе Смите в Зале славы микроволновых печей! Вдова Фила до недавнего времени управляла Analog Instruments, компанией, которая много-много лет продавала официальные диаграммы Смита. Срок действия товарного знака на диаграмме Смита недавно истек, и г-жа Смит продала Авторские права на диаграмму Смита IEEE MTT Society в апреле 2015 года. Доктор Ричард Снайдер участвовал в переговорах с г-жой Смит и ее семьей. Время от времени вы можете замечать, что диаграмма Смита используется в качестве фона во время презентаций на площадках МТТ-С.

Обновление , август 2019 г .: Вот классный шаблон, который мы получили от Фрэнка из TNO, исследовательской организации из Нидерландов, известной своими работами с GaN, SiGe и AESA. Они продвигают European Microwave Week 2020 в Утрехте (Нидерланды) с помощью этого шаблона диаграммы Смита. Теперь все, что нам нужно, это механический карандаш …

Новинка декабря 2018! Студенты первого курса дошкольного образования под руководством д-ра С. Рагхавана, профессора кафедры ДОПО.N I T Trichy впервые выступила с новой идеей: нанести диаграмму Смита … подождите … ТОРТ! Мы думаем, что это выглядит восхитительно.

У нас есть собственный учебник по диаграммам Смита, благодаря фанату из Флориды Майку Вайнштейну, который действительно знает этот предмет и к тому же является прекрасным писателем. Если кто-то еще хочет внести свой вклад в разработку своей любимой микроволновой печи, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Если вы хотите загрузить диаграмму Смита в формате pdf или gif, у нас есть несколько разных в области загрузки!

Интерактивный указатель на нашу страницу диаграммы Смита:

Что такое диаграмма Смита?

Импеданс, провод

Какой путь вверх и где это короткое замыкание?

«Да, сэр!» и, пожалуйста, не переворачивай меня!

Нормализация

Сколько стоит этот окурок?

Одинарный шлейф

Ссылки на некоторые диаграммы Смита

Что такое диаграмма Смита?

Что такое диаграмма Смита? На самом деле это просто график комплексного отражения , наложенный на сетку сопротивления и / или проводимости , привязанную к характеристическому сопротивлению 1 Ом.Вот и все! Коэффициент передачи, равный единице плюс коэффициент отражения, также может быть нанесен на график (см. Ниже). Вы можете найти книги и статьи, в которых описывается, как диаграмма Смита представляет собой графическое представление уравнений линии передачи и математические причины появления окружностей и дуг, но эти вещи на самом деле не имеют значения, когда вам нужно выполнить работу. Важно знать основы и способы их использования, как всегда.

Диаграмма Смита содержит почти все возможные импедансы, действительные или мнимые, в пределах одного круга.Представлены все воображаемые импедансы от — бесконечности до + бесконечности, но только положительные реальные импедансы появляются на «классической» диаграмме Смита. Да, можно выйти за пределы круга «единства» диаграммы Смита, но только с активным устройством, потому что это подразумевает отрицательное сопротивление.

При построении коэффициентов отражения на диаграмме Смита вы отказываетесь от прямого считывания частотной оси. Обычно графики, которые создаются для любого частотного диапазона, имеют маркеры, обозначающие определенные частоты.

Зачем нужна диаграмма Смита? В нем есть все эти забавные круги и дуги, а старые добрые прямоугольные графики намного лучше подходят для отображения таких вещей, как КСВН, потери при передаче и фаза, верно? Возможно, иногда прямоугольный график лучше, но диаграмма Смита — лучший друг радиотехника! Его легко освоить, и он добавляет презентациям атмосферу «аналоговой крутизны», которая впечатлит ваших друзей, если не свидания! Мастер в искусстве построения диаграмм Смита может посмотреть на полностью испорченный КСВН компонента или сети и синтезировать две или три простые сети, которые будут согласовывать сопротивление со схемой в его голове!

Импеданс и проводимость

Быстро напомнить об основных величинах, которые имеют единицы измерения в омах или обратном значении, Сименс (иногда называемое его прежним именем, mhos), полезно, поскольку многие из них будут упомянуты ниже.Все мы думаем о сопротивлении (R) как о наиболее фундаментальной из этих величин, мере противодействия току, который вызывает падение потенциала или напряжения в соответствии с законом Ома: V = I * R. В более широком смысле, импеданс (Z) является параметром переменного тока в установившемся режиме для комбинированного воздействия как сопротивления, так и реактивного сопротивления (X), где Z = R + jX. (X = ωL для катушки индуктивности и X = 1 / ωC для конденсатора, где ω — частота в радианах или 2 * pi * f.) Как правило, Z — комплексная величина, имеющая действительную часть (сопротивление) и мнимую часть. (реактивное сопротивление).

Мы часто думаем об импедансе и составляющих его величинах — сопротивлении и реактивном сопротивлении. Эти три члена представляют собой «противоположные» величины и естественным образом подходят для последовательно соединенных цепей, в которых импедансы складываются. Однако во многих схемах есть элементы, соединенные параллельно или «шунтирующие», которые естественным образом подходят для «приемлемой» величины проводимости (Y) и составляющих ее величин проводимости (G) и проводимости (B), где Y = G + jB. . (B = ωC для конденсатора и B = 1 / ωL для катушки индуктивности.) Для цепей с параллельным подключением проводимости складываются. Помните, что Y = 1 / Z = 1 / (R + jX), так что G = 1 / R, только если X = 0, и B = -1 / X, только если R = 0.

При работе с последовательно соединенной цепью или последовательной вставке элементов с существующей цепью или линией передачи, компоненты сопротивления и реактивного сопротивления легко регулируются на диаграмме «импеданса» Смита. Точно так же, при работе с параллельно соединенной схемой или вставкой элементов параллельно существующей схеме или линии передачи, компоненты проводимости и восприимчивости легко управляются на диаграмме «проводимости» Смита.Диаграмма «иммитанса» Смита просто имеет сетки im pedance и ad mittance на одной и той же диаграмме, что полезно для каскадного последовательного соединения с параллельно соединенными цепями.

Какой путь вверх и где это короткое замыкание?

В наиболее распространенной ориентации диаграммы Смита ось сопротивления размещается горизонтально, а место короткого замыкания (SC) находится далеко слева. Для этого есть веская причина: напряжение отраженной волны при коротком замыкании должно нейтрализовать напряжение падающей волны, чтобы на коротком замыкании существовал нулевой потенциал.Другими словами, коэффициент отражения напряжения должен быть -1 или величиной 1 под углом 180 градусов. Поскольку углы отсчитываются от положительной действительной оси, а действительная ось является горизонтальной, расположение короткого замыкания и горизонтальная ориентация имеют смысл. («Напряжение» подчеркнуто выше, потому что коэффициент отражения тока короткого замыкания, равный +1, поместил бы место короткого замыкания на правый конец, но не будем туда заходить.)

Для разомкнутой цепи (OC) отраженное напряжение равно падающему напряжению и находится в фазе с ним (коэффициент отражения +1), так что место разрыва цепи находится справа.Как правило, коэффициент отражения имеет величину, отличную от единицы, и является комплексным. По причинам, которые мы не будем утомлять здесь, любое место выше реальной оси является индуктивным (L), а где-либо ниже — емкостным (C).

«Да, сэр!» и, пожалуйста, не переворачивай меня!

Не можете вспомнить, в какую сторону повернуть геометрический рисунок при движении по ЛЭП? Ну, это по часовой стрелке в сторону генератора, потому что генералов заставляют вас двигаться как часы . Также имейте в виду, что перемещение на «x» градусов вдоль линии перемещает точку на геометрическом месте «2x» на графике, потому что отраженная волна должна пересекать пройденное расстояние туда и обратно (помните, что это коэффициент отражения ).С другой стороны, вы можете помнить, что импеданс повторяется через каждую половину длины волны вдоль однородной линии передачи, поэтому вам нужно переместиться один раз по диаграмме, чтобы получить тот же импеданс. Конечно, физическая длина линии имеет переменную электрическую длину в диапазоне частот, поэтому фиксированный импеданс будет распространяться до геометрического места, если смотреть через подключенную линию передачи. Вот почему всегда легче получить широкополосное соответствие, когда вы находитесь рядом с устройством или нарушением непрерывности.

Многие старые инженеры по радиосвязи выступают за отражение через источник, чтобы «преобразовать» импеданс в допуск и наоборот.Вот почему, например, на исходной диаграмме Смита вы видите ту же ось, обозначенную «ИНДУКТИВНАЯ РЕАКТИВНОСТЬ ИЛИ ЕМКОСТЬ». Это может сбивать с толку, вам нужно сделать переворот, вам нужно запомнить, что представляет собой сетка в настоящее время, а SC, OC, L и C являются движущимися целями! Почему бы просто не оставить коэффициент отражения там, где он нужен, и использовать соответствующую сетку? В наши дни у нас есть компьютеры, цветные принтеры и диаграммы иммитанса. (Если вам все еще нравится делать что-то вручную и либо вы не можете справиться со всеми этими линиями на диаграмме иммитанса, либо страдаете дальтонизмом, используйте наложение прозрачности и чистый лист бумаги.)

Нормализация

Движение по однородной линии передачи не меняет ни величину коэффициента отражения, ни его радиальное расстояние, отображаемое на диаграмме Смита. Но что делать, если сопротивление линии изменяется, например, при использовании четвертьволнового трансформатора? Коэффициент отражения (гамма) по определению нормирован на характеристический импеданс (Z 0 ) линии передачи:

Гамма = (Z L -Z 0 ) / (Z L + Z 0 )

, где Z L — полное сопротивление нагрузки или полное сопротивление в плоскости отсчета.Обратите внимание, что гамма обычно сложна. Аналогичным образом, значения импеданса (проводимости), указанные на линиях сетки, нормализованы к характеристическому сопротивлению (проводимости) линии передачи, на которую нормализован коэффициент отражения.

Когда Z 0 изменяется сразу после перехода между двумя разными линиями передачи, то же самое происходит и с коэффициентом отражения. Определение нового импеданса (проводимости) просто: умножьте на характеристическое сопротивление (проводимость) текущей линии (это дает ненормированное значение), затем разделите на характеристическое сопротивление (проводимость) новой линии , чтобы получить новое перенормированное значение.

Новая гамма может быть рассчитана с помощью приведенной выше формулы или определена графически, проведя линию от начала координат до нового перенормированного значения. В этом примере игнорируется эффект скачкообразного перехода, встречающийся в физических (неидеальных) линиях передачи, который обычно приводит к некоторой шунтирующей емкости.

Сколько стоит этот окурок?

Шлейфы линии передачи

необходимы для согласования импеданса, введения небольшого количества фазовой задержки (попарно для подавления отражений), смещения и т. Д.Вы иногда не уверены, что короткозамкнутый шлейф, длина которого меньше четверти длины волны, является индуктивным, или что широкий шлейф с низким импедансом в шунте с основной линией имеет низкую или высокую добротность? Диаграмма кузнеца может рассказать вам об этом и мгновенно дать точные цифры.

Например, короткозамкнутый шлейф — это просто короткое замыкание, видимое на отрезке линии передачи. Поместите карандаш в точку SC на диаграмме и двигайтесь по часовой стрелке к генератору (на другом конце заглушки) на ободе на величину меньше четверти длины волны (180 градусов на диаграмме).Это в индуктивной области; при перемещении более чем на 180 градусов вход шлейфа выглядит емкостным. Ровно на четверть длины волны импеданс бесконечен, цепь разомкнута. Вы можете сделать то же самое для заглушки с разомкнутой цепью, начав с точки OC на диаграмме.

Реальная сила диаграммы Смита проявляется в анализе по частотному диапазону. Предположим, вы хотите узнать изменение восприимчивости короткозамкнутого шлейфа на 50 Ом в диапазоне 3: 1. Этот шлейф может быть помещен в шунт с главной линией в нужной точке, например, для двойной настройки резонансного локуса.(Мы рассмотрим двойную настройку, очень эффективную технику, в будущем обновлении.) На приведенной ниже диаграмме проводимости показан короткозамкнутый шлейф, длина волны которого составляет одну восемь длин волн на нижнем конце и, таким образом, составляет три восьмых длины волны. на верхнем конце полосы частот 3: 1. Нормированная восприимчивость к изменяется от -1,0 сименса (индуктивная) при f низком до нуля (разомкнутая цепь) в средней полосе до +1,0 сименса (емкостная) при f высоком . Следовательно, ненормализованная восприимчивость колеблется в пределах ± 1.0 * Y 0 siemens, где Y 0 (= 1 / Z 0 ) — характеристическая проводимость шлейфа. Когда характеристическая проводимость (Y 0 ) шлейфа такая же, как у основной линии, нормализованная проводимость шлейфа может быть добавлена ​​к нормализованной проводимости нагрузки на каждой частоте, чтобы получить нормализованную проводимость параллельной комбинации. Когда Y 0 шлейфа отличается от такового у основной линии, перенормируйте восприимчивость шлейфа на Y 0 главной линии перед добавлением.

Обычно желаемое изменение восприимчивости отличается от ± 0,02 сименса (± 1,0 * Y 0 ), которое в этом примере может обеспечить шлейф на 50 Ом. Предположим, что для участка основной линии с сопротивлением 50 Ом требуется нормализованное изменение восприимчивости , составляющее всего Â ± 0,4 сименса вместо Â ± 1,0 сименса. Для этого просто сделайте характеристическую проводимость шлейфа равной 0,4 раза больше, чем у основной линии, или Y 0 = 0,4 * 0,02 = 0,008 сименса. Теперь шлейф является 125-омной линией (50/0.4), а его восприимчивость меньше изменяется в диапазоне, поэтому он имеет более низкую добротность. Обратите внимание, что ненормированные значения нужны редко, нормализованные значения могут быть перенормированы на соотношение задействованных характеристических сопротивлений.

Затем рассмотрим шлейф для изменения фазы передачи сигнала основной линии. Мы знаем, что шлейф с разомкнутой цепью длиной менее четверти длины волны замедляет фазу (добавляет фазовую задержку), и это легко увидеть на диаграмме Смита: при движении по часовой стрелке от положения OC шлейф с разомкнутой цепью имеет коэффициент передачи ( 1 + Gamma) с отрицательным фазовым углом.Точно так же короткозамкнутый шлейф длиной менее четверти длины волны продвинет фазу вперед. На следующем рисунке показана фазовая задержка 50-омных и 25-омных отрезков разомкнутой цепи в шунте с 50-омной основной линией. Обратите внимание, что результат не совпадает, поэтому заглушки следует добавлять попарно, чтобы устранить отражения. Также обратите внимание, что величина фазовой задержки увеличивается по мере уменьшения характеристического импеданса шлейфа (большее Y 0 дает большую ненормализованную восприимчивость), что имеет смысл, поскольку более широкий шлейф выглядит как больший конденсатор.

Одинарный шлейф

Возможность получить приемлемое соответствие в диапазоне частот зависит от величины рассогласования, желаемой ширины полосы и сложности схемы согласования. Но на любой одной частоте любое рассогласование импеданса может быть идеально согласовано с характеристическим импедансом линии передачи, если оно не находится на краю диаграммы (идеальное отражение, | Гамма | = 1). И это всегда можно сделать с помощью одного шлейфа длиной менее четверти длины волны.Техника проста: перемещаются вдоль линии передачи, чтобы повернуть рассогласование до круга единичного сопротивления (проводимости), и вставлять шлейф соответствующего типа и длины последовательно (шунт) с основной линией для перемещения по этой окружности к началу координат . Если дальний конец шлейфа представляет собой короткое замыкание или разомкнутую цепь (или, как правило, любое чистое реактивное сопротивление), его входной конец также является чистым реактивным сопротивлением (восприимчивостью), так что он не влияет на компонент сопротивления (проводимости) магистрали. импеданс (проводимость).

Поскольку обычно проще добавить шлейф параллельно с линией передачи, в примере, показанном ниже, используется диаграмма проводимости, поскольку в точке присоединения результирующая проводимость является суммой входной допускающей способности шлейфа и проводимости основной линии. Сначала несовпадающая точка вращается вокруг начала координат, пока не достигнет круга с единичной проводимостью. Затем характеристический импеданс и длина шлейфа выбираются так, чтобы его входная восприимчивость была равна и противоположна проводимой проводимости основной линии, указанной на круге единичной проводимости.В примере показаны два случая: двигаться к генератору по линии на 39 градусов и добавить короткозамкнутый шлейф, который обеспечивает нормированную индуктивную сопротивляемость 0,8 сименса, или двигаться к генератору по линии 107 градусов и добавить шлейф с разомкнутой цепью, который обеспечивает 0,8. siemens нормализованная емкостная восприимчивость .

Существует бесконечное количество возможных решений, потому что на одной частоте шлейф с любым характеристическим сопротивлением может обеспечить необходимую нормированную проводимость, просто регулируя его длину.Различия проявляются при просмотре диапазона частот. Например, длина шлейфа может быть увеличена на целое кратное полуволн на определенной частоте, и его входная восприимчивость на этой частоте не изменится. Но в диапазоне частот восприимчивость будет значительно больше, чем если бы дополнительная длина не была добавлена.

Ссылки на некоторые диаграммы Смита

http://www.sss-mag.com/smith.html

Соавтор: Майк Вайнштейн

myCableEngineering.com> Сопротивление контура замыкания на землю

Контур замыкания на землю

На рисунке ниже показан типичный путь замыкания на землю.

Контур замыкания на землю

Полное сопротивление контура замыкания на землю Z с , определяется по формуле:

Zs = Ze + Z1 + Z2

Где:
Z s = полное сопротивление контура замыкания на землю, Ом
Z e = полное сопротивление внешнего замыкания на землю, Ом
Z 1 = полное сопротивление линейного проводника, Ом
Z 2 = Сопротивление защитного проводника цепи (CPC), Ом

Внешний импеданс, Z e зависит от вышестоящей сети.На иллюстрации внешний импеданс будет Z 0 + Z PEN . В других схемах внешний импеданс может быть определен иначе.

Импеданс CPC, Z 2 зависит от используемого защитного проводника (броня, отдельный кабель, кабель-канал и т. Д.).

BS 7671 Требования CPC

Импеданс контура замыкания на землю важен для правила 411 «Защитная мера: автоматическое отключение питания».Этот регламент устанавливает минимальное время отключения для различных типов цепей. Время отключения зависит от защитного устройства, а время, необходимое устройству для отключения, зависит от полного сопротивления контура замыкания на землю.

Правило 411.3.2 дает следующие максимальные времена отключения:


Система

Максимальное время отключения, секунды
Цепи розеток не более 63 А
Конечные цепи не более 32 A

Другие схемы
50 В o≤120 В 120 В o≤230 В 230 В o≤400 U или > 400 В
а.c. постоянного тока перем. постоянного тока перем. постоянного тока п.в. d.c переменного тока, постоянного тока
TN 0,8 NA 0,4 1 0,2 0,4 0,1 0,1 5.0
TT 0,3 NA 0,2 0,4 0,07 0,2 0,04 0,1 1,0
  1. Для цепей TT, включающих уравнивание потенциалов в соответствии с Правилом 411.3.1.2, может использоваться максимальное время отключения для системы TN.
  2. Для цепей распределения TN и цепей, не указанных в приведенной выше таблице, допускается время отключения не более 5 с.
  3. Для распределительных цепей TT и цепей, не указанных в приведенной выше таблице, допускается время отключения не более 1 с.

Характеристики защитных устройств должны быть такими:

Zs × Ia≤U0 × Cmin — системы TN, TT

Zs × 2 × Ia≤U0 × Cmin — IT-система (второе замыкание, нейтраль / средний провод не распределен)

Где:
I a — ток, вызывающий срабатывание защитного устройства в течение заданного времени, A
U 0 — номинальный a.c. или постоянного тока линейное напряжение относительно земли, В
C мин — минимальный коэффициент напряжения (= 0,95)

Если для защиты от короткого замыкания используется УЗО, в дополнение к вышеперечисленному должно быть выполнено следующее (дальнейшее ограничение максимального значения Z s ):

RA × IΔn≤50 В

Где:
R A — сумма сопротивлений заземляющего электрода и защитного проводника, Ом
I Δn — номинальный ток УЗО, А

Контур myCableEngineering и замыкания на землю

Полное сопротивление внешнего контура короткого замыкания

Полное сопротивление внешней цепи замыкания на землю Z e вычисляется в комплексной форме с использованием данных заземления, введенных пользователем:

Ik2E = IE × pfE − jIE × sin (cos (pfE))

U = U0 / 3

Ze = U / Ik2E

где:
I E — уровень замыкания на землю источника, A
pf E — коэффициент мощности замыкания источника
I k2E — комплексная форма тока замыкания на землю источника, A
U — фазное напряжение, В
U 0 — линейное напряжение, В
Z e — полное сопротивление источника (внешнего), Ом

Импеданс кабельной петли

myCableEngineering рассчитывает положительный ( Z 1 (60909) ) и нулевой ( Z 0 (60909) ) импеданс последовательности в соответствии с IEC 60909 «Токи короткого замыкания в трехфазной цепи a.c. систем ». Учитывая условия повреждения (трехфазное и однофазное) на стороне нагрузки кабеля, результирующие уровни повреждения могут быть рассчитаны на удаленном конце.

Согласно IEC 60909, для короткого замыкания между линией и землей (с Z 2 (60909) = Z 1 (60909) ) ток короткого замыкания определяется по формуле:

Ik = 3cUn2Z1 (60909) + Z2 (60909)

дает следующие преобразования между расчетными значениями IEC 60909 и обычным использованием Z1 и Z2 (или R1, R2):

Импеданс EFL IEC 60909 Уравнения
Z e = Ze
Z 1 = Z 1 (60909)
Z 2 = Z 1 (60909) — однофазная система
Z 1 (60909) + Z 0 (60909) — трехфазная система

Сопротивление контура замыкания на землю

После получения составляющих полного сопротивления источника полное сопротивление контура ( Z t ) и уровень замыкания на конце нагрузки ( I f ) определяются по формуле:

Zt = Ze + Z1 + Z0

Если = U / Zt

Импеданс контура замыкания на землю — это просто величина Z t .

Для обычных конфигураций рассчитывается максимальное сопротивление контура замыкания на землю (но может быть изменено пользователем). Для других конфигураций пользователю необходимо ввести требуемое максимальное полное сопротивление контура замыкания на землю. Условия цепи, для которых рассчитывается максимальное сопротивление контура замыкания на землю, зависят от типа системы и выбранных защитных устройств.

Примечание: максимальное сопротивление контура замыкания на землю для устройств, перечисленных в BS 7671, доступно для максимального времени отключения 0,1, 0,2, 0,4, 1 и 5 с.Для MCCB полное сопротивление доступно для времени отключения 0,4 и 5 с при максимальной настройке,

.
Защитный провод цепи (CPC)

Броня кабеля используется в качестве CPC при расчете Z 0 и импеданса контура замыкания на землю. Кроме того, у пользователя есть возможность добавить дополнительный проводник, который будет использоваться параллельно с любой броней для формирования CPC. Дополнительный проводник может быть внешним по отношению к кабелю или внутренним.

Правило 543 стандарта BS 7671 определяет минимальные размеры защитных проводов.Пользователю рекомендуется убедиться, что конструкция его кабеля соответствует этому правилу.

Защитное устройство

Также выполняется проверка настроек устройства, чтобы убедиться, что выполняются соответствующие требования. Аналогично, если используется УЗО.

Пример расчета см. В разделе Расчет неисправности кабеля

.

Разница между сопротивлением и импедансом

Сопротивление в зависимости от импеданса. Основное различие между сопротивлением и импедансом заключается в их поведении по отношению к переменному и постоянному току.В то время как сопротивление контролирует поток переменного и постоянного тока, импеданс просто определяет альтернативный поток тока. Это означает, что импеданс используется только в системах переменного тока и не используется в диаграммах постоянного тока. Еще одно существенное различие для определения зависимости сопротивления от импеданса состоит в том, что импеданс можно комбинировать с индуктивным реактивным сопротивлением, сопротивлением или емкостным реактивным сопротивлением. В то время как сопротивление означает только сопротивление инструмента. Мы должны знать их применение в цепях переменного и постоянного тока, прежде чем понимать зависимость сопротивления отчлен импеданса. Следует учитывать, что оба метода расчета стоимости одинаковы с уравнением R = V / I (закон Ома).

Введение в разницу между сопротивлением и импедансом

Знание различий между сопротивлением и импедансом требует рассмотрения нескольких факторов, таких как их фундаментальное объяснение, действительные и мнимые числа, форма систем, в которых они могут применяться, их символическое представление, другие элементы, от которых они зависят, влияние частоты. от них потребляемая мощность, фазовый сдвиг и экономия энергии.

Разница между сопротивлением и импедансом (Ссылка: byjus.com )

Сопротивление вводится на основе движения электрона в проводнике, вызванного ионной решеткой материала, которая обеспечивает преобразование электрической энергии в тепло. Следует учитывать, что электрическое сопротивление — это форма, противоположная установившемуся току. Полное сопротивление зависит от частоты, если оно находится в системе постоянного тока.

Импеданс — это определение характера электрических цепей переменного тока, которое формируется на основе емкости и индуктивности.Это значение также изменяется с частотой. Импеданс и реактивное сопротивление обычно представлены как одни и те же инструменты и используются как взаимозаменяемые. Важно отметить, что реактивное сопротивление — это сопротивление, зависящее от схемы переменного тока конденсаторами и катушками индуктивности, в то время как импеданс — это значение, которое оценивается как сумма реактивного сопротивления и сопротивления. На следующем рисунке дан импеданс, который схематически определяет зависимость сопротивления от импеданса. Посетите здесь, чтобы узнать больше о различиях между сопротивлением и импедансом.

Треугольник импеданса для определения сопротивления по сравнению с импедансом (Ссылка: Engineer-educators.com )

Поскольку мы знаем, как предоставить ток или напряжение в качестве вектора, мы можем обеспечить это соотношение при настройке на основные пассивные участки цепи, такие как сопротивление при подключении к однофазному источнику переменного тока.

Любой полный прибор главной цепи, такой как резистор, может быть представлен математически на основе его тока и напряжения, а в инструкциях к резисторам мы можем видеть, что напряжение внутри чисто омического резистора напрямую связано с протекающим через него током как объясняется законом Ома.

Сопротивление при синусоидальном питании

Когда переключатель находится в выключенном состоянии, на резистор (R) подается переменное напряжение (В). Это напряжение может заставить ток двигаться. Этот ток будет увеличиваться и уменьшаться по мере того, как основное напряжение растет и падает с синусоидальной формой. Напряжение и ток достигнут своего пикового значения или максимума, потому что нагрузка является сопротивлением, и вернутся к нулевому значению в одно и то же время, то есть они улучшаются и уменьшаются одновременно и вводятся как «синфазные».Рассмотрим схему ниже.

Сопротивление переменному току при синусоидальном источнике питания (Ссылка: electronics-tutorials.ws )

Затем электрический ток, который движется внутри сопротивления переменного тока, изменяется во времени в синусоидальном формате и представлен частотным уравнением I (t), где I — максимальное значение тока, а θ — коэффициент фазового угла. Мы также можем представить это для любого специального тока, который является током, протекающим внутри резистора. Итак, пиковое напряжение или максимум на выводах R можно получить по закону Ома как:

В (t) = R.I (t) = R. {I} _ {m} .sin (\ omega t + \ theta)

и полученное количество тока, i можно вычислить:

{i} _ {R (t)} = {I} _ {R (max)} .sin (\ omega t)

Итак, для конкретной резистивной системы переменный ток в резисторе изменяется по отношению к приложенному напряжению через него, следуя синусоидальному формату. Поскольку основная частота равна как току, так и напряжению, их векторы также будут иметь одинаковые значения.

Другими словами, нет сдвига фаз между напряжением и током при приложении сопротивления переменного тока. Таким образом, ток может получить минимальную, максимальную и нулевую величину всякий раз, когда напряжение достигает минимального, максимального и нулевого значений на своей синусоидальной диаграмме.

Синусоидальные формы сигналов для сопротивления переменному току

Это «синфазное» влияние также может быть вызвано условием вектора. Сопротивление — это реальная величина в сложной области, означающая, что не существует мнимой величины.Таким образом, поскольку ток и напряжение находятся в одной фазе друг с другом, между ними не будет сдвига фазы (θ = 0).

Синусоидальные формы сигналов для сопротивления переменному току (Ссылка: electronics-tutorials.ws )

Итак, векторы каждого значения представлены в наложенном режиме и показаны на одной базовой оси. Режим преобразования из синусоидальной области времени по сравнению с форматом вектора может быть получен в следующем разделе.

Фазорная диаграмма сопротивления переменному току Фазорная диаграмма сопротивления переменному току (Ссылка: electronics-tutorials.ws )

Поскольку вектор обеспечивает среднеквадратичное значение величин тока и напряжения, отличных от вектора, который представляет максимальное или пиковое значение, при разделении пикового количества временных членов выше на √2 вводится уравнение основного вектора тока-напряжения. как отношения RMS.

I = \ frac {{I} _ {m}} {\ sqrt {2}} <\ theta

V = \ frac {R. {I} _ {m}} {\ sqrt {2}} <\ theta

R = \ frac {V} {I} = \ frac {(R.{I} _ {m}) / \ sqrt {2} <\ theta} {{(I} _ {m}) / \ sqrt {2} <\ theta}

И соотношение фаз можно получить следующим образом:

В = R. {I} _ {rms} <\ theta

I = {I} _ {rms} <\ theta

В <{\ theta} _ {v} = {I} <{\ theta} _ {i}

{\ theta} _ {v} = {\ theta} _ {i} (синфазно)

Это означает, что фиксированное сопротивление в системе переменного тока генерирует уравнение между векторами тока и напряжения тем же способом, что и диаграмма тока и напряжения тех же резисторов в системе постоянного тока.Хотя на диаграмме постоянного тока это уравнение обычно называется сопротивлением, как это вводится законом Ома, в синусоидальной форме диаграммы переменного тока это соотношение тока и напряжения теперь вводится как импеданс.

Что такое импеданс?

Как для переменного, так и для постоянного тока эта диаграмма V-I обычно линейна при фиксированном сопротивлении. Таким образом, при применении резисторов в системах переменного тока символ сопротивления с Z обычно используется для обозначения его сопротивления. В результате мы можем правильно объяснить, что сопротивление постоянному току равно сопротивлению переменного тока для резистора или Z = R.

Вектор импеданса обозначается буквой (Z) для системы переменного тока с единицей измерения Ом (Ом), такой же, как для цепей постоянного тока. Итак, импеданс можно оценить как:

Z = \ frac {V} {I} \ Omega ‘s

Импеданс также может быть представлен комплексным значением, поскольку он основан на частоте системы ω при использовании определенных инструментов. Но в форме постоянной резистивной системы этот компонент всегда равен нулю, и окончательная формула импеданса в этой конкретной цепи будет:

Z = R + j0 = \ quad R \ Омеги

Поскольку фазовый сдвиг между током и напряжением в полностью резистивной системе переменного тока равен нулю, коэффициент мощности также должен быть равен нулю.{2}} {R} \ quad Вт

, которые соответствуют закону Ома для систем постоянного тока. Таким образом, эффективная энергия, используемая сопротивлением переменного тока, такая же, как мощность, используемая конкретным резистором в системе постоянного тока.

Многие системы переменного тока, включая нагревательные цепи и лампы, имеют только фиксированное омическое сопротивление. В этих схемах мы можем использовать как закон Кирхгофа, закон Ома, так и простые уравнения схемы для оценки и определения тока, напряжения, импеданса и энергии, как в анализе систем постоянного тока.При работе с такими методами обычно используются среднеквадратичные значения.

Суммарный импеданс

В конкретном сопротивлении в цепи переменного тока напряжение и ток являются «синфазными», поскольку в системе отсутствует фазовый сдвиг. Ток внутри сопротивления напрямую связан с напряжением в нем с линейной зависимостью в системе переменного тока, которую можно ввести как импеданс.

Импеданс, обозначаемый знаком Z, в фиксированном сопротивлении представляет собой комплексное число, включающее действительное сечение, которое представляет собой практическое значение сопротивления (R), и мнимое нулевое сечение (j0).Следовательно, закон Ома может применяться в системах, имеющих сопротивление переменному току, для оценки этих токов и напряжений.

Теперь мы можем рассмотреть две схемы, чтобы лучше понять зависимость сопротивления от импеданса.

В цепи (1) только одна часть сопротивления (R) подключена к источнику переменного тока. Это сопротивление представляет собой целую дополнительную часть цепи. Значение инструмента, контролирующего ток в системе переменного тока, обычно называют импедансом. Итак, импеданс этой цепи можно представить как Z = R, а мнимое значение этого элемента равно нулю.

В цепи (2) приборы контроля тока — это L, R и C, и, следовательно, их соединение, все вместе, можно рассматривать как полное сопротивление. Величину импеданса можно рассчитать по формуле Z = R + j (ωL-1 / ωC), где (-j / ωC) и jωL — емкостное и индуктивное реактивное сопротивление соответственно. Поскольку ω равно 2πf, значение импеданса зависит от частоты источника питания.

Ключевые различия в понимании зависимости сопротивления от импеданса

Ключевые различия между сопротивлением и импедансом кратко объясняются ниже и со сравнительной таблицей:

Сопротивление используется в электрической схеме для управления протеканием тока.Этот ток может быть переменным или постоянным. Независимо от формы тока сопротивление определяет протекание тока.

Импеданс — это общий термин для комбинации индуктивного реактивного сопротивления, сопротивления или емкостного типа реактивного сопротивления. Это означает комплекс сопротивления и различные типы реактивного сопротивления в разных формах и форматах.

Сопротивление используется как в системах постоянного, так и переменного тока, в то время как полное сопротивление используется только в цепи переменного тока.

Сопротивление определяется как (R) на диаграммах и уравнениях, а полное сопротивление представлено как (Z).

Сопротивление — это конкретное значение, включающее только действительные числа. Например, 5 Ом, 10 Ом и т. Д. Но импеданс включает как мнимые, так и действительные числа. Например: 5R + 10ij, где 10R — действительное значение, а 10ij — мнимое сечение.

Более одного сопротивления добавляются просто в математическом формате. Это означает, что если три сопротивления равны 1 , 2 и 3 , то общая сумма будет ( 1 + 2 + 3 ).С другой стороны, мы не можем добавить два или более импеданса этим методом. Их нужно добавлять векторно.

Значение сопротивления системы не изменяется в зависимости от частоты постоянного или переменного тока, в то время как полное сопротивление изменяется с изменением частоты.

Импедансы включают как фазовый угол, так и величину, в то время как сопротивление не имеет фазового сдвига в своей структуре.

Если сопротивления находились в электромагнитном поле, они показывают рассеивание мощности в любом веществе.Точно так же, если полное сопротивление подвергается воздействию электромагнитной системы, оно представляет как накопление энергии, так и рассеивание мощности.

Активная мощность используется сопротивлением. В импедансе активная мощность используется резистивной секцией, а пассивная мощность — индуктивной секцией.

На следующем рисунке показана сравнительная таблица в кратком формате для более четкого понимания темы «Сопротивление против импеданса».

Сравнительная таблица (Ссылка: circuitglobe.com )

% PDF-1.3 % 1 0 объект > эндобдж 2 0 obj > эндобдж 3 0 obj > эндобдж 4 0 объект > эндобдж 5 0 объект > эндобдж 6 0 объект > эндобдж 7 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 8 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 9 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 10 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 11 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 12 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 13 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 14 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 15 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 16 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 17 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 18 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 19 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 20 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 21 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 22 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 23 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 24 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 25 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 26 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 27 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 28 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 29 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 30 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 31 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 32 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 33 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 34 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 35 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 36 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 37 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 38 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 39 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 40 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 41 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 42 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 43 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 44 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 45 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 46 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 47 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 48 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 49 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 50 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 51 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 52 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 53 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 54 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 55 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 56 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 57 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 58 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 59 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 60 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 61 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 62 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 63 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 64 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 65 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 66 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 67 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 68 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] / XObject >>> / Тип / Страница >> эндобдж 69 0 объект > / MediaBox [0 0 612 792] / Родительский 6 0 R / Ресурсы > / ProcSet [/ PDF / Text / ImageC] >> / Тип / Страница >> эндобдж 70 0 объект > / Граница [0 0 0] / M (D: 20170612204958-08’00 ‘) / Rect [42.51966 34.

Уравнение
переменный ток ток, который синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой
напряжение переменного тока напряжение, которое синусоидально колеблется во времени с фиксированной частотой
переменный ток (ac) Поток электрического заряда, который периодически меняет направление
средняя мощность среднее время мгновенной мощности за один цикл
полоса пропускания диапазон угловых частот, в которых средняя мощность больше половины максимального значения средней мощности
емкостное реактивное сопротивление Противодействие конденсатора изменению тока
постоянный ток (dc) Поток электрического заряда только в одном направлении
полное сопротивление переменный ток аналог сопротивления в цепи постоянного тока, который измеряет комбинированное влияние сопротивления, емкостного реактивного сопротивления и индуктивного реактивного сопротивления
индуктивное реактивное сопротивление Противодействие катушки индуктивности изменению тока
фазовый угол величина, на которую напряжение и ток не совпадают по фазе друг с другом в цепи
Коэффициент мощности величина, на которую мощность, передаваемая в цепи, меньше теоретического максимума цепи из-за того, что напряжение и ток не совпадают по фазе
добротность безразмерная величина, описывающая резкость пика полосы пропускания; высокая добротность — острый или узкий резонансный пик
резонансная частота частота, при которой амплитуда тока максимальна, и цепь будет колебаться, если не будет управляться источником напряжения
действующий ток среднеквадратичное значение текущего
действующее напряжение среднеквадратичное значение напряжения
понижающий трансформатор трансформатор, понижающий напряжение и увеличивающий ток
повышающий трансформатор трансформатор, повышающий напряжение и понижающий ток
трансформатор Устройство, преобразующее напряжение из одного значения в другое с помощью индукции
уравнение трансформатора , показывающее, что отношение вторичного напряжения к первичному в трансформаторе равно отношению количества витков в их обмотках

Ключевые уравнения

Напряжение переменного тока \ (\ Displaystyle v = V_0sinωt \)
Переменный ток \ (\ Displaystyle я = I_0sinωt \)
емкостное реактивное сопротивление \ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = \ гидроразрыва {1} {ωC} = X_C \)
действующее напряжение \ (\ Displaystyle V_ {rms} = \ frac {V_0} {\ sqrt {2}} \)
действующий ток \ (\ Displaystyle I_ {rms} = \ frac {I_0} {\ sqrt {2}} \)
индуктивное сопротивление \ (\ Displaystyle \ гидроразрыва {V_0} {I_0} = ωL = X_L \)
Фазовый угол цепи последовательного RLC \ (\ Displaystyle ϕ = загар ^ {- 1} \ гидроразрыва {X_L − X_C} {R} \)
Вариант закона Ома по переменному току \ (\ Displaystyle I_0 = \ гидроразрыва {V_0} {Z} \)
Импеданс цепи последовательного RLC \ (\ Displaystyle Z = \ sqrt {R ^ 2 + (X_L − X_C) ^ 2} \)
Средняя мощность, связанная с элементом схемы \ (\ Displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0cosϕ \)
Средняя мощность, рассеиваемая резистором \ (\ displaystyle P_ {ave} = \ frac {1} {2} I_0V_0 = I_ {rms} V_ {rms} = I ^ 2_ {rms} R \)
Резонансная угловая частота контура \ (\ Displaystyle ω_0 = \ sqrt {\ frac {1} {LC}} \)
Добротность схемы \ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0} {Δω} \)
Добротность цепи по параметрам цепи \ (\ Displaystyle Q = \ гидроразрыва {ω_0L} {R} \)
Уравнение трансформатора с напряжением \ (\ Displaystyle \ frac {V_S} {V_P} = \ frac {N_S} {N_P} \)
Уравнение трансформатора с током \ (\ Displaystyle I_S = \ frac {N_P} {N_S} I_P \)

Резюме

15.2 источника переменного тока

  • Постоянный ток (dc) относится к системам, в которых напряжение источника постоянно.
  • Переменный ток (ac) относится к системам, в которых напряжение источника периодически изменяется, особенно синусоидально.
  • Источник напряжения системы переменного тока выдает напряжение, которое рассчитывается по времени, пиковому напряжению и угловой частоте.
  • В простой схеме ток определяется делением напряжения на сопротивление.Переменный ток рассчитывается с использованием пикового тока (определяемого делением пикового напряжения на сопротивление), угловой частоты и времени.

15.3 Простые цепи переменного тока

  • Для резисторов сквозной ток и напряжение совпадают по фазе.
  • Для конденсаторов мы обнаруживаем, что когда на конденсатор подается синусоидальное напряжение, напряжение следует за током на одну четверть цикла. Поскольку конденсатор может останавливать ток при полной зарядке, он ограничивает ток и предлагает другую форму сопротивления переменному току, называемую емкостным реактивным сопротивлением, которое измеряется в омах.
  • Для катушек индуктивности в цепях переменного тока мы обнаруживаем, что когда на индуктор подается синусоидальное напряжение, оно опережает ток на одну четверть цикла.
  • Противодействие катушки индуктивности изменению тока выражается как тип реактивного сопротивления переменного тока. Это индуктивное реактивное сопротивление, которое измеряется в омах, зависит от частоты источника переменного тока.

15.4 Цепи серии RLC с AC

  • Последовательная цепь RLC представляет собой последовательную комбинацию резистора, конденсатора и индуктора через источник переменного тока.
  • Один и тот же ток течет через каждый элемент последовательной цепи RLC во все моменты времени.
  • Сопротивлением в цепи постоянного тока является импеданс, который измеряет совокупное влияние резисторов, конденсаторов и катушек индуктивности. Максимальный ток определяется версией закона Ома для переменного тока.
  • Импеданс измеряется в омах и определяется как сопротивление, емкостное реактивное сопротивление и индуктивное реактивное сопротивление.

15.5 Питание в цепи переменного тока

  • Средняя мощность переменного тока определяется умножением среднеквадратичных значений тока и напряжения.
  • Закон
  • Ома для среднеквадратичного значения переменного тока находится делением среднеквадратичного значения напряжения на полное сопротивление.
  • В цепи переменного тока существует фазовый угол между напряжением источника и током, который можно найти, разделив сопротивление на полное сопротивление.
  • Средняя мощность, подаваемая в цепь RLC , зависит от фазового угла.
  • Коэффициент мощности находится в диапазоне от –1 до 1.

15,6 Резонанс в цепи переменного тока

  • На резонансной частоте индуктивное реактивное сопротивление равно емкостному реактивному сопротивлению.
  • График зависимости средней мощности от угловой частоты для цепи RLC имеет пик, расположенный на резонансной частоте; резкость или ширина пика называется полосой пропускания.
  • Полоса пропускания связана с безразмерной величиной, называемой коэффициентом качества.Высокое значение добротности — это острый или узкий пик.

15,7 Трансформаторы

  • Электростанции передают высокое напряжение при малых токах для достижения более низких омических потерь на многокилометровых линиях передачи.
  • Трансформаторы используют индукцию для преобразования напряжения из одного значения в другое.
  • Для трансформатора напряжения на первичной и вторичной катушках или обмотках связаны уравнением трансформатора.
  • Токи в первичной и вторичной обмотках связаны количеством первичных и вторичных петель или витков в обмотках трансформатора.
  • Повышающий трансформатор увеличивает напряжение и снижает ток, тогда как понижающий трансформатор снижает напряжение и увеличивает ток.

Авторы и авторство

Сэмюэл Дж. Линг (Государственный университет Трумэна), Джефф Санни (Университет Лойола Мэримаунт) и Билл Мобс со многими авторами. Эта работа лицензирована OpenStax University Physics в соответствии с лицензией Creative Commons Attribution License (4.0).

% PDF-1.6 % 38982 0 объект > эндобдж xref 38982 264 0000000017 00000 н. 0000006223 00000 п. 0000006459 00000 п. 0000006495 00000 н. 0000006563 00000 н. 0000009005 00000 н. 0000009175 00000 н. 0000009367 00000 п. 0000009413 00000 н. 0000009479 00000 п. 0000010529 00000 п. 0000010994 00000 п. 0000011283 00000 п. 0000011662 00000 п. 0000011962 00000 п. 0000012012 00000 п. 0000012083 00000 п. 0000014792 00000 п. 0000035348 00000 п. 0000047482 00000 н. 0000050643 00000 п. 0000050975 00000 п. 0000051084 00000 п. 0000051267 00000 п. 0000051376 00000 п. 0000051505 00000 п. 0000051666 00000 п. 0000051886 00000 п. 0000052017 00000 п. 0000052149 00000 п. 0000052368 00000 п. 0000052499 00000 п. 0000052631 00000 п. 0000052771 00000 п. 0000052938 00000 п. 0000053081 00000 п. 0000053262 00000 п. 0000053362 00000 п. 0000053474 00000 п. 0000053641 00000 п. 0000053787 00000 п. 0000053934 00000 п. 0000054104 00000 п. 0000054250 00000 п. 0000054409 00000 п. 0000054583 00000 п. 0000054756 00000 п. 0000054906 00000 п. 0000055093 00000 п. 0000055224 00000 п. 0000055373 00000 п. 0000055499 00000 п. 0000055597 00000 п. 0000055758 00000 п. 0000055872 00000 п. 0000055984 00000 п. 0000056128 00000 п. 0000056287 00000 п. 0000056409 00000 п. 0000056523 00000 п. 0000056623 00000 п. 0000056802 00000 п. 0000056916 00000 п. 0000057019 00000 п. 0000057178 00000 п. 0000057292 00000 п. 0000057404 00000 п. 0000057565 00000 п. 0000057679 00000 п. 0000057791 00000 п. 0000057967 00000 п. 0000058093 00000 п. 0000058220 00000 п. 0000058349 00000 п. 0000058493 00000 п. 0000058652 00000 п. 0000058766 00000 п. 0000058878 00000 п. 0000059040 00000 п. 0000059154 00000 п. 0000059255 00000 п. 0000059448 00000 п. 0000059562 00000 п. 0000059674 00000 п. 0000059826 00000 п. 0000059975 00000 п. 0000060103 00000 п. 0000060266 00000 п. 0000060441 00000 п. 0000060569 00000 п. 0000060704 00000 п. 0000060846 00000 п. 0000061009 00000 п. 0000061184 00000 п. 0000061319 00000 п. 0000061440 00000 п. 0000061558 00000 п. 0000061677 00000 п. 0000061799 00000 п. 0000061948 00000 п. 0000062087 00000 п. 0000062215 00000 п. 0000062343 00000 п. 0000062471 00000 п. 0000062585 00000 п. 0000062711 00000 п. 0000062849 00000 п. 0000062967 00000 п. 0000063081 00000 п. 0000063193 00000 п. 0000063394 00000 п. 0000063508 00000 п. 0000063620 00000 п. 0000063793 00000 п. 0000063907 00000 п. 0000064019 00000 п. 0000064206 00000 п. 0000064320 00000 п. 0000064457 00000 п. 0000064638 00000 п. 0000064752 00000 п. 0000064864 00000 н. 0000065034 00000 п. 0000065148 00000 п. 0000065260 00000 п. 0000065431 00000 п. 0000065545 00000 п. 0000065657 00000 п. 0000065824 00000 п. 0000065938 00000 п. 0000066118 00000 п. 0000066278 00000 н. 0000066392 00000 п. 0000066504 00000 п. 0000066678 00000 п. 0000066792 00000 п. 0000066898 00000 п. 0000067071 00000 п. 0000067185 00000 п. 0000067291 00000 п. 0000067459 00000 п. 0000067573 00000 п. 0000067685 00000 п. 0000067848 00000 п. 0000067962 00000 п. 0000068094 00000 п. 0000068222 00000 п. 0000068362 00000 п. 0000068514 00000 п. 0000068657 00000 п. 0000068785 00000 п. 0000068917 00000 п. 0000069058 00000 н. 0000069211 00000 п. 0000069355 00000 п. 0000069483 00000 п. 0000069637 00000 п. 0000069793 00000 п. 0000069966 00000 н. 0000070123 00000 п. 0000070278 00000 п. 0000070412 00000 п. 0000070540 00000 п. 0000070668 00000 п. 0000070766 00000 п. 0000070940 00000 п. 0000071054 00000 п. 0000071160 00000 п. 0000071333 00000 п. 0000071447 00000 п. 0000071571 00000 п. 0000071740 00000 п. 0000071854 00000 п. 0000071970 00000 п. 0000072140 00000 п. 0000072254 00000 п. 0000072371 00000 п. 0000072539 00000 п. 0000072653 00000 п. 0000072772 00000 н. 0000072939 00000 п. 0000073053 00000 п. 0000073233 00000 п. 0000073401 00000 п. 0000073515 00000 п. 0000073645 00000 п. 0000073822 00000 п. 0000073936 00000 п. 0000074048 00000 п. 0000074217 00000 п. 0000074331 00000 п. 0000074443 00000 п. 0000074613 00000 п. 0000074727 00000 п. 0000074844 00000 п. 0000075013 00000 п. 0000075127 00000 п. 0000075239 00000 п. 0000075420 00000 п. 0000075534 00000 п. 0000075646 00000 п. 0000075803 00000 п. 0000075917 00000 п. 0000076066 00000 п. 0000076245 00000 п. 0000076359 00000 п. 0000076516 00000 п. 0000076691 00000 п. 0000076805 00000 п. 0000076930 00000 п. 0000077100 00000 п. 0000077214 00000 п. 0000077337 00000 п. 0000077465 00000 п. 0000077585 00000 п. 0000077713 00000 п. 0000077834 00000 п. 0000077962 00000 п. 0000078094 00000 п. 0000078222 00000 п. 0000078351 00000 п. 0000078474 00000 п. 0000078602 00000 п. 0000078730 00000 п. 0000078884 00000 п. 0000079040 00000 п. 0000079195 00000 п. 0000079329 00000 п. 0000079457 00000 п. 0000079585 00000 п. 0000079713 00000 п. 0000079841 00000 п. 0000079975 00000 п. 0000080103 00000 п. 0000080201 00000 п. 0000080385 00000 п. 0000080478 00000 п. 0000080655 00000 п. 0000080755 00000 п. 0000080866 00000 п. 0000081042 00000 п. 0000081138 00000 п. 0000081251 00000 п. 0000081400 00000 п. 0000081566 00000 п. 0000081650 00000 п. 0000081838 00000 п. 0000081962 00000 п. 0000082078 00000 п. 0000082226 00000 п. 0000082363 00000 п. 0000082494 00000 п. 0000082628 00000 п. 0000082742 00000 п. 0000082866 00000 п. 0000083008 00000 п. 0000083139 00000 п. 0000083274 00000 п. 0000083423 00000 п. 0000083537 00000 п. 0000083666 00000 п. 0000083794 00000 п. 0000083913 00000 п. 0000084061 00000 п. трейлер ] / Инфо 38972 0 R / Назад 8310053 / Корень 38983 0 R / Размер 39246 / Источник (WeJXFxNO4fJduyUMetTcP9 + oaONfINN4 + d7w1cvWA2Zs70DDBVrVVPcvGEJ87FZ5B9khgm8VtCFmyd8gIrwOjQRAIjPsWhM4vgMCV \ 8KvVF / K8lfa7NUxf7HHP1CtOGw5baRrEtRkxS83GEg =) >> startxref 0 %% EOF 38983 0 объект > эндобдж 38984 0 объект [38985 0 R] эндобдж 38985 0 объект > >> эндобдж 38986 0 объект > транслировать xiELrg} y $ / $ vH YL $! $ @ 0B KDbҒJj (P @)? TElLHN7 {~ N {sE $]% E ߷ hw.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.