voltage increase

импульсное перенапряжение
В настоящее время в различных литературных источниках для описания процесса резкого повышения напряжения используются следующие термины:

• перенапряжение,
• временное перенапряжение,
• импульс напряжения,
• импульсная электромагнитная помеха,
• микросекундная импульсная помеха.

Мы в своей работе будем использовать термин « импульсное перенапряжение», понимая под ним резкое изменение напряжения с последующим восстановлением
амплитуды напряжения до первоначального или близкого к нему уровня за промежуток времени до нескольких миллисекунд вызываемое коммутационными процессами в электрической сети или молниевыми разрядами.
В соответствии с классификацией электромагнитных помех [ ГОСТ Р 51317.2.5-2000] указанные помехи относятся к кондуктивным высокочастотным переходным электромагнитным апериодическим помехам.
[Техническая коллекция Schneider Electric. Выпуск № 24. Рекомендации по защите низковольтного электрооборудования от импульсных перенапряжений]

EN

surge
spike
Sharp high voltage increase (lasting up to 1mSec).
[ http://www.upsonnet.com/UPS-Glossary/]

Параллельные тексты EN-RU

The Line-R not only adjusts voltages to safe levels, but also provides surge protection against electrical surges and spikes - even lightning.
[APC]

Автоматический регулятор напряжения Line-R поддерживает напряжение в заданных пределах и защищает цепь от импульсных перенапряжений, в том числе вызванных грозовыми разрядами.
[Перевод Интент]

Surges are caused by nearby lightning activity and motor load switching
created by air conditioners, elevators, refrigerators, and so on.
[APC]

ВОПРОС: ЧТО ЯВЛЯЕТСЯ ИСТОЧНИКОМ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ И ПОМЕХ?

Основных источников импульсов перенапряжений - всего два.
1. Переходные процессы в электрической цепи, возникающие вследствии коммутации электроустановок и мощных нагрузок.
2. Атмосферный явления - разряды молнии во время грозы

ВОПРОС: КАК ОПАСНОЕ ИМПУЛЬСНОЕ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЕ МОЖЕТ ПОПАСТЬ В МОЮ СЕТЬ И НАРУШИТЬ РАБОТУ ОБОРУДОВАНИЯ?

Импульс перенапряжения может пройти непосредственно по электрическим проводам или шине заземления - это кондуктивный путь проникновения.
Электромагнитное поле, возникающее в результате импульса тока, индуцирует наведенное напряжение на всех металлических конструкциях, включая электрические линии - это индуктивный путь попадания опасных импульсов перенапряжения на защищаемый объект.

ВОПРОС: ПОЧЕМУ ПРОБЛЕМА ЗАЩИТЫ ОТ ИМПУЛЬСНЫХ ПЕРЕНАПРЯЖЕНИЙ ОСТРО ВСТАЛА ИМЕННО В ПОСЛЕДНЕЕ ВРЕМЯ?

Эта проблема приобрела актуальность в связи с интенсивным внедрением чувствительной электроники во все сферы жизни. Учитывая возросшее количество информационных линий (связь, телевидение, интернет, ЛВС и т.д.) как в промышленности, так и в быту, становится понятно, почему защита от импульсных перенапряжений и приобрела сейчас такую актуальность.

[ http://www.artterm-m.ru/index.php/zashitaseteji1/faquzip]

Защита от импульсного перенапряжения. Ограничитель перенапряжения - его виды и возможности

Перенапряжением называется любое превышение напряжения относительно максимально допустимого для данной сети. К этому виду сетевых помех относятся как перенапряжения связанные с перекосом фаз достаточно большой длительности, так и перенапряжения вызванные грозовыми разрядами с длительностью от десятков до сотен микросекунд. Методы и средства борьбы зависят от длительности и амплитуды перенапряжений. В этом отношении импульсные перенапряжения можно выделить в отдельную группу.

Под импульсным перенапряжением понимается кратковременное, чрезвычайно высокое напряжение между фазами или фазой и землей с длительностью, как правило, до 1 мс.

Грозовые разряды - мощные импульсные перенапряжения возникающие в результате прямого попадания молнии в сеть электропитания, громоотвод или импульс от разряда молнии на расстоянии до 1,5 км приводящий к выходу из строя электрооборудования или сбою в работе аппаратуры. Прямое попадание характеризуется мгновенными импульсными токами до 100 кА с длительностью разряда до 1 мС.

При наличии системы громоотвода импульс разряда распределяется между громоотводом, сетью питания, линиями связи и бытовыми коммуникациями. Характер распределения во многом зависит от конструкции здания, прокладки линий и коммуникаций.

Переключения в энергосети вызывают серию импульсных перенапряжений различной мощности, сопровождающуюся радиочастотными помехами широкого спектра. Природа возникновения помех приведена на примере ниже.

Например при отключении разделительного трансформатора мощностью 1кВА 220\220 В от сети вся запасенная трансформатором энергия "выбрасывается" в нагрузку в виде высоковольтного импульса напряжением до 2 кВ.

Мощности трансформаторов в энергосети значительно больше, мощнее и выбросы. Кроме того переключения сопровождаются возникновением дуги, являющейся источником радиочастотных помех.

Электростатический заряд, накапливающийся при работе технологического оборудования интересен тем, что хоть и имеет небольшую энергию, но разряжается в непредсказуемом месте.

Форма и амплитуда импульсного перенапряжения зависят не только от источника помехи, но и от параметров самой сети. Не существует два одинаковых случая импульсного перенапряжения, но для производства и испытания устройств защиты введена стандартизация ряда характеристик тока, напряжения и формы перенапряжения для различных случаев применения.

Так для имитации тока разряда молнии применяется импульс тока 10/350 мкс, а для имитации косвенного воздействия молнии и различных коммутационных перенапряжений импульс тока с временными характеристиками 8/20 мкс.

Таким образом, если сравнить два устройства с максимальным импульсным током разряда 20 кА при 10/ 350 мкс и 20 кА при импульсе 8/20 мкс у второго, то реальная "мощность" первого примерно в 20 раз больше.
 

Существует четыре основных типа устройств защиты от импульсного перенапряжения:

1. Разрядник
Представляет собой ограничитель перенапряжения из двух токопроводящих пластин с калиброванным зазором. При существенном повышении напряжения между пластинами возникает дуговой разряд, обеспечивающий сброс высоковольтного импульса на землю. По исполнению разрядники делятся на воздушные, воздушные многоэлектродные и газовые. В газовом разряднике дуговая камера заполнена инертным газом низкого давления. Благодаря этому их параметры мало зависят от внешних условий (влажность, температура, запыленность и т.д.) кроме этого газовые разрядники имеют экстремально высокое сопротивление (около 10 ГОм), что позволяет их применять для защиты от перенапряжения высокочастотных устройств до нескольких ГГц.

При установке воздушных разрядников следует учитывать выброс горячего ионизированного газа из дуговой камеры, что особенно важно при установке в пластиковые щитовые конструкции. В общем эти правила сводятся к схеме установки представленной ниже.

Типовое напряжение срабатывания в для разрядников составляет 1,5 - 4 кВ (для сети 220/380 В 50 Гц). Время срабатывания порядка 100 нс. Максимальный ток при разряде для различных исполнений от 45 до 60 кА при длительности импульса 10/350 мкс. Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в щиты, так и в виде модуля для установки на DIN - рейку. Отдельную группу составляют разрядники в виде элементов для установки на платы с токами разряда от 1 до 20 кА (8/20 мкс).

2. Варистор
Керамический элемент, у которого резко падает сопротивление при превышении определенного напряжения. Напряжение срабатывания 470 - 560 В (для сети 220/380 В 50 Гц).

Время срабатывания менее 25 нс. Максимальный импульсный ток от 2 до 40 кА при длительности импульса 8/20 мкс.

Устройства выполняются как в виде отдельных элементов для установки в радиоаппаратуру, так и в виде DIN - модуля для установки в силовые щиты.

3. Разделительный трансформатор
Эффективный ограничитель перенапряжения - силовой 50 герцовый трансформатор с раздельными обмотками и равными входным и выходным напряжениями. Трансформатор просто не способен передать столь короткий высоковольтный импульс во вторичную обмотку и благодаря этому свойству является в некоторой степени идеальной защитой от импульсного перенапряжения.

Однако при прямом попадании молнии в электросеть может нарушиться целостность изоляции первичной обмотки и трансформатор выходит из строя.

4. Защитный диод
Защита от перенапряжения для аппаратуры связи. Обладает высокой скоростью срабатывания (менее 1 нс) и разрядным током 1 кА при токовом импульсе 8/20 мкс.

Все четыре выше описанные ограничителя перенапряжения имеют свои достоинства и недостатки. Если сравнить разрядник и варистор с одинаковым максимальным импульсным током и обратить внимание на длительность тестового импульса, то становится ясно, что разрядник способен поглотить энергию на два порядка больше, чем варистор. Зато варистор срабатывает быстрее, напряжение срабатывания существенно ниже и гораздо меньше помех при работе.

Разделительный трансформатор, при определенных условиях, имеет безграничный ресурс по защите нагрузки от импульсного перенапряжения (у варисторов и разрядников при срабатывании происходит постепенное разрушение материала элемента), но для сети 100 кВА требуется трансформатор 100кВА (тяжелый, габаритный и довольно дорогой).

Следует помнить, что при отключении первичной сети трансформатор сам по себе генерирует высоковольтный выброс, что требует установки варисторов на выходе трансформатора.

Одной из серьезных проблем в процессе организации защиты оборудования от грозового и коммутационного перенапряжения является то, что нормативная база в этой области до настоящего времени разработана недостаточно. Существующие нормативные документы либо содержат в себе устаревшие, не соответствующие современным условиям требования, либо рассматривают их частично, в то время как решение данного вопроса требует комплексного подхода. Некоторые документы в данный момент находятся в стадии разработки и есть надежда, что они вскоре выйдут в свет. В их основу положены основные стандарты и рекомендации Международной Электротехнической Комиссии (МЭК).

[ http://www.higercom.ru/products/support/upimpuls.htm]
 

Чем опасно импульсное перенапряжение для бытовых электроприборов?

Изоляция любого электроприбора рассчитана на определенный уровень напряжения. Как правило электроприборы напряжением 220 – 380 В рассчитаны на импульс перенапряжения около 1000 В. А если в сети возникают перенапряжения с импульсом 3000 В? В этом случае происходит пробои изоляции. Возникает искра – ионизированный промежуток воздуха, по которому протекает электрический ток. В следствии этого – электрическая дуга, короткое замыкание и пожар.

Заметьте, что прибой изоляции может возникнуть, даже если у вас все приборы отключены от розеток. Под напряжением в доме все равно останутся электропроводка, распределительные коробки, те же розетки. Эти элементы сети также не защищены от импульсного перенапряжения.

Причины возникновения импульсного перенапряжения.

Одна из причин возникновения импульсных перенапряжений это грозовые разряды (удары молнии). Коммутационные перенапряжения которые возникают в результате включения/отключения мощной нагрузки. При перекосе фаз в результате короткого замыкания в сети.

Защита дома от импульсных перенапряжений

Избавиться от импульсных перенапряжений - невозможно, но для того чтобы предотвратить пробой изоляции существуют устройства, которые снижают величину импульсного перенапряжения до безопасной величины.

Такими устройствами защиты являются УЗИП - устройство защиты от импульсных перенапряжений.

Существует частичная и полная защита устройствами УЗИП.

Частичная защита подразумевает защиту непосредственно от пробоя изоляции (возникновения пожара), в этом случае достаточно установить один прибор УЗИП на вводе электрощитка (защита грубого уровня).

При полной защите УЗИП устанавливается не только на вводе, но и возле каждого потребителя домашней электросети (телевизора, компьютера, холодильника и т.д.) Такой способ установки УЗИП дает более надежную защиту электрооборудованию.

[ Источник]
 

Тематики

• УЗИП (устройства защиты от импульсных перенапряжений)

EN

• damaging surge
• damaging transient
• electrical surge
• high-voltage surge
• peak overvoltage
• power surge
• pulse surge
• spike
• surge
• surge overvoltage
• surge voltage

3.1.24 импульсное перенапряжение (surge): Резкий подъем напряжения, вызванный электромагнитным импульсом удара молнии и проявляющийся в виде повышения электрического напряжения или тока до значений, представляющих опасность для изоляции или потребителя.

Источник: ГОСТ Р МЭК 62305-2-2010: Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 2. Оценка риска оригинал документа

3.35 импульсное перенапряжение (surge): Резкий подъем напряжения, вызванный электромагнитным импульсом удара молнии и проявляющийся в виде повышения электрического напряжения или тока до значений, представляющих опасность для изоляции или потребителя.

Источник: ГОСТ Р МЭК 62305-1-2010: Менеджмент риска. Защита от молнии. Часть 1. Общие принципы оригинал документа

перенапряжение в системе электроснабжения
Превышение напряжения над наибольшим рабочим напряжением, установленным для данного электрооборудования.
[ ГОСТ 23875-88]

перенапряжение
Напряжение между двумя точками электротехнического изделия (устройства), значение которого превосходит наибольшее рабочее значение напряжения.
[ ГОСТ 18311-80]

перенапряжение (в сети)
Любое напряжение между одной фазой и землей или между фазами, имеющее значение, превышающее соответствующий пик наибольшего рабочего напряжения оборудования
[ ГОСТ Р 52565-2006]

перенапряжение
Всякое повышение напряжения сверх амплитуды длительно допустимого рабочего фазного напряжения.
[Методические указания по защите распределительных электрических сетей напряжением 0,4-10 кВ от грозовых перенапряжений]

перенапряжение
Временное увеличение напряжения в конкретной точке электрической системы выше порогового значения.
[ ГОСТ Р 51317.4.30-2008 (МЭК 61000-4-30:2008)]

перенапряжение
Возникновение избыточного напряжения, возникающего при сбросе нагрузки или кратковременном воздействии мощных помех. Одним из основных источников перенапряжения являются грозовые разряды в атмосфере, которые могут повредить интерфейсное оборудование, подключенное к кабельным линиям связи.
[Л.М. Невдяев. Телекоммуникационные технологии. Англо-русский толковый словарь-справочник. Под редакцией Ю.М. Горностаева. Москва, 2002]

EN

over-voltage
over-tension
voltage the value of which exceeds a specified limiting value
[IEV number 151-15-27]

voltage swell
temporary increase of the voltage magnitude at a point in the electrical system above a threshold
[IEC 61000-4-30, ed. 2.0 (2008-10)]

FR

surtension, f
tension électrique dont la valeur dépasse une valeur limite spécifiée
[IEV number 151-15-27]

surtension temporaire à fréquence industrielle
augmentation temporaire de l’amplitude de la tension en un point du réseau d’énergie électrique au-dessus d’un seuil donné
[IEC 61000-4-30, ed. 2.0 (2008-10)]

Тематики

• качество электрической энергии
• электросвязь, основные понятия
• электроустановки

Синонимы

• перенапряжение в системе электроснабжения
• перенапряжение в электротехническом изделии

Сопутствующие термины

• демпфирование перенапряжения
• ограничение перенапряжения

EN

• o.v.
• over voltage
• over-tension
• over-voltage
• overpotential
• overvoltage
• ovv
• super potential
• supertension
• surge
• voltage overload
• voltage swell

DE

• Überspannung

FR

• surtension temporaire à fréquence industrielle
• surtension, f

Смотри также

• В. В. Суднова. Качество электрической энергии

импульс напряжения в системе электроснабжения
Резкое изменение напряжения в системе электроснабжения, длящееся малый интервал времени относительно определенного интервала времени.
Примечание. Импульс напряжения возникает при коммутационных операциях, грозовых явлениях.
[ ГОСТ 23875-88]

EN

voltage impulse
a transient voltage wave applied to a line or equipment, characterized by a rapid increase, followed generally by a slower non-oscillatory decrease of the voltage
[IEV number 604-03-14]

FR

tension de choc
onde de tension transitoire appliquée à une ligne ou à un matériel, caractérisée par une montée rapide de la tension suivie généralement d'une décroissance plus lente et non oscillatoire
[IEV number 604-03-14]

Тематики

• качество электрической энергии

EN

• voltage impulse

DE

• Stoßspannung

FR

• tension de choc

Смотри также

• В. В. Суднова. Качество электрической энергии

3.2.9 время восстановления напряжения (voltage recovery time); t_U:

- время восстановления напряжения при набросе нагрузки (voltage recovery time after load increase); t_U,in;

- время восстановления напряжения при сбросе нагрузки (voltage recovery time after load decrease); t_U,de: Временной интервал с момента изменения нагрузки до момента, когда напряжение входит в зону допустимого отклонения напряжения в установившемся режиме и остается в этой зоне (см. приложение А, рисунки А.1, A.2, А.3).

Этот временной интервал предназначен для установления постоянной частоты вращения и коэффициента мощности; если значение изменения нагрузки отличается от установленного значения, то должны быть установлены значения изменения нагрузки и соответствующий коэффициент мощности.

Источник: ГОСТ Р 53986-2010: Электроагрегаты генераторные переменного тока с приводом от двигателя внутреннего сгорания. Часть 3. Генераторы переменного тока оригинал документа

длительность изменения напряжения
Интервал времени от начала одиночного изменения напряжения до его конечного значения.
[ ГОСТ 13109-97]

EN

duration of a voltage change
interval of time for the voltage to increase or decrease from the initial value to the final value
[IEV number 161-08-03]

FR

durée d'une variation de tension
durée d'un intervalle de temps pendant lequel la tension croît ou décroît de sa valeur initiale avant une variation de tension à sa valeur finale
[IEV number 161-08-03]

Тематики

• качество электрической энергии
• электромагнитная совместимость

EN

• duration of a voltage change

DE

• Spannungsänderungszeit

FR

• durée d'une variation de tension

3.8 длительность изменения напряжения (duration of a voltage change): Интервал времени, в течение которого напряжение увеличивается или снижается от начального до конечного значения.

Источник: ГОСТ Р 55266-2012: Совместимость технических средств электромагнитная. Оборудование сетей связи. Требования и методы испытаний оригинал документа

внешняя характеристика (источника электропитания)
-

Рис. ABB
Rectangular current limiting

Рис. ABB
Triangular current limiting

Power supplies with a U/I characteristic perform current limiting to typically 1.1 to 1.2 times the rated current at constant output voltage. This current is still available in case of an overload or a short circuit. In this case, the power supply either immediately cuts the output voltage to zero (rectangular current limiting) or performs slow lowering of the output voltage, what, however, can possibly lead to a further increase of the output current (triangular current limiting).
Since the current does not sag in case of an overload, this method enables reliable starting of high loads.
[ABB]

Тематики

• источники и системы электропитания

EN

• U/I characteristic

Active current:alternating current that part in the phase with the voltage or the effective energy, as differentiated (or distinguished, or distinct) from the wattless or useless energy.

The transistor is a current-controlled device as opposed to [or as distinct from, or in distinction to, or in contradistinction to, or in contrast to (or with), or as contrasted to, or unlike] the vacuum tube, which is a voltage-controlled device.

The company has achieved a 200% increase in productivity by using the robot as opposed to manual servicing.

The ultrasonic welding machine is semi-portable. By contrast, the resistance welder is a relatively cumbersome unit to move to a new location.

Unlike copper windings, permanent magnets never wear out.

These reactors are called light-water reactors to distinguish them from the type that uses heavy water.

Contrary to the usual practice of...

Sediments deposited by contour currents are called contourites, to set them apart from turbidites.

Active current:alternating current that part in the phase with the voltage or the effective energy, as differentiated (or distinguished, or distinct) from the wattless or useless energy.

The transistor is a current-controlled device as opposed to [or as distinct from, or in distinction to, or in contradistinction to, or in contrast to (or with), or as contrasted to, or unlike] the vacuum tube, which is a voltage-controlled device.

The company has achieved a 200% increase in productivity by using the robot as opposed to manual servicing.

The ultrasonic welding machine is semi-portable. By contrast, the resistance welder is a relatively cumbersome unit to move to a new location.

Unlike copper windings, permanent magnets never wear out.

These reactors are called light-water reactors to distinguish them from the type that uses heavy water.

Contrary to the usual practice of...

Sediments deposited by contour currents are called contourites, to set them apart from turbidites.

I (α, φ)₂₀₀ is the intensity of the 200 reflection at a given α and φ.

The engine develops 340 hp at 1900 rpm.

For a given centre distance, the length of a crossed belt will be a constant.

In starting up, the starter should be set at...

Certain precautions must be taken to obtain satisfactory results in using this equipment.

On ignition the ingredients must vaporize.

On interruption of the electric current the valve closes instantly.

The temperature is read (up)on entering and leaving the water jacket.

Bentonite shrinks upon drying.

When added to aluminium, germanium produces a better hardening effect than silicon.

When employing these compounds as fuel additives, we...

When tuning a system for optimum performance one must...

With an overall length of 18 ft the machine weighs 15 tons.

The compressor operates with one suction valve open.

Both shot core drilling and rotary drilling methods are used in shaft drilling.

Given comparable costs for raw materials, the manufacturing cost is determined largely by the weight of the component.

The breakdown of bias voltage decreases by a few tenths of a millivolt for every °C increase in temperature.

With the proper combination of resistors and capacitors, the voltage will be...

With (or In) this method, the amount of material to be removed can be closely controlled.

Given the extraordinary resolution of the Space Telescope, it is possible to detect...

The conductance increases linearly with the addition of H⁺.

The lower inertia of the cone clutch elements permits rapid reversal with low energy loss.

In moving through the tube the atoms collide with...

The potential energy is taken as zero for (or as, or with, or when) a → ∞,...

The equation is useful comparing diffusion currents from electrodes with different capillary characteristics.

Neutron stars are apparently born the explosions of supernovas.

Such a function is real for real z.

Pumps and allied equipment...

The board is used in the building and allied industries.

The welding heads ( their) associated transformers...

The basic mining process with the attendant problems of roof support and...

The book describes detonation processes and related phenomena.

One overhead crane serves all these mills and their related equipment.

The discharge pulses are applied when the over-voltage of polarization and its attendant increase in impedance reach a predetermined voltage level.

The extra positive and negative charges could compensate each other.

The two trays are independently mounted and the movement of each is opposed to the other to cancel out the forces set up by each tray.

To compensate for the loss of steam,...

This pump immediately adjusts its stroke to compensate for any variation in line pressure.

Voltage drop is compensated by a resistor.

This effect could be counterbalanced by using more material.

The valve supplies fluid to make up for external losses.

Blending sand had to be added to make up for a deficiency in fines.

The saving of steel might offset the high fabrication costs.

The moisture brought in with the air would be offset by the reduction in moisture diffusion.

The X-rays can also bring about (or cause, or elicit) chemical changes in the environment of the chromosomes.

Bimolecular processes may be responsible for (or cause, or trigger) reactions at such low temperatures.

Use of scraper units has brought about (or led to, or resulted in, or produced) a change in the stripping procedures.

Exposure will cause the tubes to swell.

The unbalance voltage causes a galvanometer to deflect.

The use of a driving belt could give rise to vibrations.

The homogeneous para- to orthohydrogen conversion is induced by paramagnetic molecules.

Certain fungi are responsible for histoplasmosis, a lung infection.

It is important to know the conditions that bring on a spin (авиа).

Resonance destabilization will effect a greater decrease in...

Fertilization of the eggs elicited a pronounced increase of poly().

The detonator is a device used to initiate the explosion of a high explosive.

It is not certain what process triggered the initial collapse of the solar nebula.

Only a little heating above the glass temperature is needed to provoke crystallization.

Viscosity sets up (or gives rise to) tangential stress at the body surface.