Делитель напряжения трансформатора напряжения

Исследование делителей напряжения

Для преобразования переменного напряжения применяется трансформатор, благодаря которому можно сохранить достаточно высокое значение тока. Если необходимо в электрическую цепь подключить нагрузку, потребляющую небольшой ток (до сотен мА), то использование трансформаторного преобразователя напряжения (U) не является целесообразным.

В этих случаях можно использовать простейший делитель напряжения (ДН), стоимость которого существенно ниже. После получения необходимой величины U выпрямляется и происходит подача питания на потребитель. При необходимости для увеличения силы тока (I) нужно использовать выходной каскад увеличения мощности. Кроме того, существуют делители и постоянного U, но эти модели применяются реже остальных.

ДН часто применяются для зарядок различных устройств, в которых нужно получить из 220 В более низкие значения U и токов для разного типа аккумуляторов. Кроме того, целесообразно использовать устройства для деления U для создания электроизмерительных приборов, компьютерной техники, а также лабораторных импульсных и обыкновенных блоков питания.

Разновидности

Разным сопротивлением выдерживается разная нагрузка. Но при этом существуют делители, отличающиеся не только по своим основным, но и по дополнительным параметрам. Несмотря на все эти нюансы и тонкости, главным является один — электрическое сопротивление.

Читайте также: Как подключить электрический конвектор напрямую

Резисторные

Могут использоваться и для постоянного, и для переменного тока. Резисторы предназначены для низкого напряжения. Их нельзя использовать, если речь заходит о питании мощных машин. Самый простой вариант исполнения предусматривает последовательное соединение двух резисторов.

Резисторные делители напряжения

Как рассчитать делитель напряжения на резисторах? Для этого используется первый закон Кирхгофа и положения Ома. Так, величина тока, протекающая через резисторы, будет одинаковой. И для каждого из них необходимо рассчитывать получаемое значение. Падение при этом прямо пропорциональное величинам тока и сопротивления.

Емкостные

Это устройство предусматривает, что решено подключать конденсаторы для деления. Простейшая схема также состоит из двух элементов, соединённых последовательно. Такое решение популярно, если делается многоуровневый инвертор напряжения. Без них немыслимо ни одно направление силовой электроники. Например, работа электроподвижного состава.

Расчёт значения емкостного делителя

Расчет емкостного делителя напряжения в теории является более лёгким делом, нежели его реализация на практике. Ведь на пути стоит сложность невозможности обеспечения ситуации, когда конденсаторы разряжаются равномерно. Из-за этого, как бы не старались, не получиться добиться, чтобы напряжение распределялось поровну. Так, чем сильнее разряжен один конденсатор, тем ощутимее разница будет на другом. Ведь напряжение в этом случае определяется как результат деления заряда на емкость.

Вам это будет интересно Измерительный прибор Ц-20

Создаваемые с конденсаторами схемы работают очень нестабильно. При их создании всегда должно предусматриваться создание узлов подзарядки. Они используются для выравнивания напряжения на конденсаторах.

Индуктивные

Широко применяются в измерительных устройствах. Являются масштабными электромагнитными преобразователями. В процессе работы могут возникать погрешности. Их источник — неравенство активных сопротивления и индуктивностей из-за рассеяния разных секций обмоток, переход напряжения на коммутационные и соединительные элементы, шунтирующие взаимовоздействия обмоток, проявление емкости нагрузки и паразитных факторов. Если возникают проблемы с самого начала, вероятнее всего, проблема именно в последнем.

Индуктивные делители

Важно! Дополнительно паразитные емкости являются основной причиной возникновения частотной погрешности, что ограничивается использование индуктивных делителей напряжения на высоких частотах. Самые простейшие варианты имеют довольно много недостатков. Но использование на индуктивных делителях напряжений микропроцессоров позволяет использовать алгоритм уравновешивания.

Принцип работы

Делитель напряжения (ДН) является устройством, в котором осуществляется взаимосвязь выходного и входного U при помощи коэффициента передачи. Коэффициент передачи — отношение значений U на выходе и на входе делителя. Схема делителя напряжения проста и представляет собой цепочку из двух последовательно соединенных потребителей — радиоэлементов (резисторов, конденсаторов или катушек индуктивности). По выходным характеристикам они отличаются.

У переменного тока существуют такие главные величины: напряжение, сила тока, сопротивление, индуктивность (L) и емкость (C). Формулы расчета основных величин электричества (U, I, R, C, L) при последовательном подключении потребителей:

Значения сопротивлений складываются;
Напряжения складываются;
Ток будет вычисляться по закону Ома для участка цепи: I = U / R;
Индуктивности складываются;
Емкость всей цепочки конденсаторов: C = (C1 * C2 * .. * Cn) / (C1 + C2 + .. + Cn).

Для изготовления простого резисторного ДН и используется принцип последовательно включенных резисторов. Условно схему можно разделить на 2 плеча. Первое плечо является верхним и находится между входом и нулевой точкой ДН, а второе — нижним, с него и снимается выходное U.

Исследование делителей напряжения

4. Лабораторная работа № 3

Читайте также: Трансформаторы собственных нужд: требования, особенности

ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕЛИТЕЛЕЙ НАПРЯЖЕНИЯ

Цель работы

: изучить характеристики резистивных делителей напряжения при различных нагрузках, научиться измерять коэффициент передачи четырехполюсника с помощью электронно-лучевого осциллографа.

В общем случае периодически изменяющиеся электрические величины (напряжения, токи, ЭДС) характеризуются мгновенными, максимальными (амплитудными) и действующими значениями. Значение электрической величины в произвольный момент времени называют мгновенным. Мгновенные значения являются величинами переменными, т. е. зависят от времени. При гармонических воздействиях мгновенные значения тока и напряжения определяют из выражений

Максимальным (амплитудным) называют наибольшее из мгновенных значений за период. У гармонических напряжений и токов амплитудное значение есть величина постоянная, не зависящая от времени. Действующим

значением периодического переменного тока (напряжения, ЭДС) является такой постоянный ток, при котором в той же нагрузке за время, равное периоду, выделяется такая же энергия, как и при данном переменном токе. Действующее значение напряжения (тока) есть величина постоянная. Отношение действующего значения к амплитудному зависит от формы сигнала. У гармонических сигналов U/Um = 0,707. Максимальное (Um), действующее (U) значения и размах напряжения (Up ) связаны между собой постоянными коэффициентами, а следовательно, являются пропорциональными величинами. Например, для гармонических сигналов Um :Up :U= 1: 2: 0,707
.
Если цепь состоит из чисто резистивных элементов и питается от источника с постоянной во времени ЭДС, то отклики (токи в ветвях и напряжения на участках цепи) пропорциональны воздействию. Так как действующее, амплитудное значения и размах напряжения при гармонических сигналах также не зависят от времени, как и при постоянном токе, а в резистивных цепях отсутствуют сдвиги фаз между напряжениями и токами, то рассчитывать отклики в таких цепях можно для Рис. 2.1 этих параметров по тем же формулам, по которым они определялись в цепях постоянного тока.

При анализе цепей на переменном токе вводят понятие положительного направления тока, причем если направление тока в цепи совпадает с выбранным положительным, то такой ток имеет знак плюс, а если противоположное, то минус.

Цепи, имеющие две пары внешних зажимов, называют четырехполюсниками.

У четырехполюсников различают входные и выходные зажимы (рис. 2.1). Коэффициент передачи цепи по напряжению

Емкостной делитель трансформатора напряжения

Кроме рассмотренных выше электромагнитных трансформаторов напряжения, все более широкое применение находят емкостные делители напряжения.

Принцип действия емкостного делителя напряжения (рис. 6-9) заключается в следующем.

Если между проводом линии электропередачи и землей включить несколько последовательно соединенных конденсаторов, то напряжение линии относительно земли (фазное напряжение) распределится между конденсаторами обратно пропорционально их емкости. Если все конденсаторы имеют одинаковую емкость, то напряжение распределится между ними поровну. Если же емкость конденсаторов различна, то на конденсаторы с меньшей емкостью придется большее напряжение, а на конденсаторы с большей емкостью — меньшее напряжение.

Обычно емкость конденсаторов выбирается таким образом, чтобы при номинальном фазном напряжении на линии U_ф, напряжение на нижнем конденсаторе С₃ составляло U₃ = (0,05 0,1) U_ф. Если к конденсатору С₃ подключить первичную обмотку трансформатора напряжения ТН, то напряжение на его вторичной обмотке будет пропорционально фазному напряжению линии.

На рис. 6-10 показана принципиальная схема емкостного делителя напряжения типа НДЕ-500, которые устанавливаются на линиях электропередачи напряжением 500 кВ. Конденсатор C₁ состоит из трех элементов типа емкостью по 14 000 пФ, каждый из которых рассчитан на фазное напряжение 97 кВ. Конденсатор отбора С₂ типа ОМР-15-0,107 имеет емкость 107 000 пФ и рассчитан на напряжение до 15 кВ.

Номинальное фазное напряжение в сети 500 кВ равно 290 кВ, а допустимое напряжение на три элемента конденсатора C₁ составляет 3*97 = 291 кВ. Суммарная емкость трех элементов конденсатора С₁ равна 14 000 : 3 = 4 660 пФ, а суммарная емкость конденсаторов С₁ и С₂ составляет:

Фазное напряжение линии распределится между конденсаторами следующим образом:

Обычно емкостные делители напряжения совмещаются с конденсаторами связи высокочастотной защиты.

Устройство отбора напряжения, подключаемое в точку А, состоит из следующих аппаратов: разъединителя Р для включения и отключения устройства отбора, высокочастотного заградителя ВЧЗ для запирания пути токам высокой частоты аппаратов защиты, связи и телемеханики, дросселя Д для настройки контура отбора напряжения в резонанс с конденсатором С₂ и трансформатора напряжения ТН с двумя вторичными обмотками. Одна обмотка соединяется с обмотками других фаз в звезду, а вторая — в разомкнутый треугольник.

При настройке контура отбора напряжения в резонанс с конденсатором С₂ напряжение на вторичных обмотках в определенных пределах не зависит от их нагрузки.

Показанный на рис. 6-10 фильтр присоединения ФП предназначен для подключения высокочастотных постов защиты.

6-3. Емкостные делители напряжения

Принцип действия емкостного делителя напряжения (рис. 6-9) заключается в следующем.

Фазное напряжение линии распределится между конденсаторами следующим образом:

Обычно емкостные делители напряжения совмещаются с конденсаторами связи высокочастотной защиты.

Показанный на рис. 6-10 фильтр присоединения ФП предназначен для подключения высокочастотных постов защиты.

Емкостной делитель напряжения

Простейший емкостной делитель напряжения состоит из двух последовательно соединенных конденсаторов и используется для снижения величины U на отдельных элементах электрической цепи.

Читайте также: Сколько меди в трансформаторе напряжения нтми

Делитель постоянного напряжения на конденсаторах чаще всего применяют многоуровневых инверторов напряжения, широко используемых как на электроподвижном составе, так и в других направлениях силовой электроники.

Главная сложность практического применения такой схемы (и всех подобных схем) заключается в невозможности обеспечения равномерного разряда конденсаторов, вследствие чего напряжения на них будет распределяться не поровну. Чем сильнее разряжен один конденсатор по сравнению с другим (иди с другими), тем большая разница в U будет на них, что наглядно отображает формула:

По этой причине подобные схемы крайне нестабильно работают и обязательно предусматривают узлов подзарядки конденсаторов с целью выравнивания напряжения на последних.

Емкостной делитель напряжения в цепи переменного тока

В радиоэлектронике в большей степени находят применение емкостные делители переменного напряжения.

Конденсатор, как и катушка индуктивности, относится к реактивному элементу, то есть потребляет реактивную мощность от источника переменного тока, в отличие от резистора, который является активным элементов и потребляет исключительно активную мощность.

Реактивный элемент

Здесь следует кратко пояснить разницу между активной и реактивной мощностями. Активная мощность выполняет полезную работу и реализуется только в том случае, когда ток и напряжение направлены в одном направлении и не отстают друг от друга, то есть находятся в одной фазе, что имеет место только на резисторе. На конденсаторе ток отстает от напряжения на угол φ = 90°. В результате чего ток напряжение находятся в противофазе, поэтому когда ток имеет максимальное значение напряжение равно нулю, а произведение этих двух величин дают мощность, которая в таком случае равна нулю, так как один из множителей равен нулю. Следовательно, мощность не потребляется.

Аналогичные процессы протекают и в цепи с катушкой индуктивности. Разница лишь в том, что на индуктивности i отстает от u на угол φ = 90°.

Реактивная мощность проявляется только в цепях переменного тока. Она составляет часть полной мощности и определяется по формуле:

Реактивная мощность в отличие от активной, не потребляется нагрузкой, а циркулирует между источником питания и нагрузкой. Поэтому конденсатора и катушка индуктивности являются реактивными элементами, не потребляющими активную мощность и по этой причине они практически не нагреваются.

Расчет сопротивления делителя напряжения на конденсаторах заключается в определении необходимых значений сопротивлений.

Сопротивление конденсатора X_C является величиной не постоянной и зависит от частоты переменного тока f и емкости C:

Как видно из формулы, сопротивление снижается с увеличением частоты и емкости. Для постоянного тока, частота которого равна нулю, сопротивление стремится к бесконечности, поэтому, рассматриваемая далее схема емкостного делителя напряжения не применяется постоянном токе.

Для снижения величины u_вых, например в два раза, емкости C1 и C2 должны быть равны. Универсальные формулами для определения выходных u_вых1 и u_вых2 в зависимости от входного и емкостей C1 и C2 имеют вид, аналогичный для резисторных делителей:

Поскольку частота переменного тока для всех конденсаторов одинакова, то формулу можно упростить:

Индуктивный делитель напряжения

В качестве делителей переменного напряжения также, но гораздо реже, применяют катушки индуктивности, которые относятся к реактивным элементам. Однако, в отличие от конденсаторов, которые являются накопителями электрического поля, катушки индуктивности накапливают магнитное поле.

Индуктивное сопротивление зависит от индуктивности L и частоты переменного тока f. С ростом этих параметров сопротивление катушки переменному току возрастает.

Упрощенный вариант формулы:

Как вы наверняка уже заметили, чтобы рассчитать емкостной делитель напряжения достаточно знать емкости конденсаторов, а индуктивный делитель – индуктивности.

Еще статьи по данной теме

При расчёте напряжения ёмкостного делителя где вместо реактивного сопротивления конденсатора пишется ёмкость конденсаторов(упрошённая формула)-ОШИБКА,КОТОРУЮ НАДО ИСПРАВИТЬ!А заключается она в том,что в Uвых1 не C2 в числителе должно быть,а C1.Аналогично в Uвых2.

Объявления

Если вы интересуетесь релейной защитой и реле, то подписывайтесь на мой канал

Емкостной или электромагнитный ТН?

Чтобы отправить ответ, вы должны войти или зарегистрироваться

Сообщений 20

1 Тема от ivalnik 2013-09-30 07:10:11

ivalnik
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2011-09-16
Сообщений: 107
Репутация : [ 0 | 0 ]

Тема: Емкостной или электромагнитный ТН?

Сегодня, как правило, применяются емкостные ТН. Но действующая «Типовая инструкция по учёту электроэнергии. » РД 34.09.101.94, п.9.10 обязывает до напряжения 500 кВ включительно применять для учёта электромагнитные ТН. Вижу суперсовременный проект ВЛ 500 кВ с двумя ТН-ами — электромагнитным и емкостным. Не пережиток ли это? Ведь от электромагнитных ТН избавлялись из-за феррорезонанса, пожарной опасности (много масла). Как-то не верится в необходимость такого требования в сегодняшних условиях.

2 Ответ от retriever 2013-09-30 07:49:40

retriever
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-11-26
Сообщений: 2,566
Репутация : [ 12 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Все, что я слышал по этому поводу — это то, что электромагнитные ТНы имеют лучшую точность (и поэтому их типа лучше использовать для коммерческого учета, ибо деньги)
http://www.news.elteh.ru/arh/2007/44/14.php
Реально ли там настолько все плохо — не знаю.

3 Ответ от posetitel 2018-01-30 10:05:49

posetitel
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-10-16
Сообщений: 25
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Попробую поднять тему.
А с точки зрения обслуживания, какие ТН удобнее? Часто ли требуется выводить для ремонта или обслуживания, т.е. отключать от шин емкостные или индуктивные ТНы?

4 Ответ от l_yuriy 2018-01-30 10:20:21 (2018-01-30 10:21:44 отредактировано l_yuriy)

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Сегодня, как правило, применяются емкостные ТН. Но действующая «Типовая инструкция по учёту электроэнергии. » РД 34.09.101.94, п.9.10 обязывает до напряжения 500 кВ включительно применять для учёта электромагнитные ТН. Вижу суперсовременный проект ВЛ 500 кВ с двумя ТН-ами — электромагнитным и емкостным. Не пережиток ли это? Ведь от электромагнитных ТН избавлялись из-за феррорезонанса, пожарной опасности (много масла). Как-то не верится в необходимость такого требования в сегодняшних условиях.

Я полагал, что с заменой воздушных выключателей на элегазовые, феррорезонанс на оборудовании с глухозаземлённой нейтралью должен исчезнуть. Или не так?

5 Ответ от posetitel 2018-01-30 10:41:40

posetitel
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-10-16
Сообщений: 25
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Не для всех элегазовых выключателей.
Еще емкостные тн можно сразу на шины подключать, а индуктивные только через разъединитель. С чем это связано?

6 Ответ от l_yuriy 2018-01-30 11:42:24 (2018-01-30 11:52:13 отредактировано l_yuriy)

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

ТН-ы с емкостными делителями меньше по габаритам и дешевле. Это основные их преимущества. Зайдите в поиск, эти темы обсуждались. При отключении разъединителя тянется искровой шлейф, в котором присутствует высокочастотная составляющая. Сопротивление конденсатора зависит от частоты. Дальше по физике.

7 Ответ от posetitel 2018-01-30 16:12:44

posetitel
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-10-16
Сообщений: 25
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

не запрещается ставить разъединитель, а разрешается не ставить, значит скорее всего емкостные ТН реже выводят в ремонт и реже требуется их коммутация.
ссылок по форуму не нашел, есть на старом форуме, но там только первая, вторая и последняя страница открывается

8 Ответ от l_yuriy 2018-01-30 20:31:27

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

не запрещается ставить разъединитель, а разрешается не ставить, значит скорее всего емкостные ТН реже выводят в ремонт и реже требуется их коммутация.
ссылок по форуму не нашел, есть на старом форуме, но там только первая, вторая и последняя страница открывается

Когда-то попадалось. Был уверен, что есть. Сейчас поискал — тоже не нашел. Извиняюсь.

9 Ответ от Lekarь 2018-01-30 22:19:28 (2018-01-30 22:19:42 отредактировано Lekarь)

Lekarь
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2014-12-26
Сообщений: 4,886
Репутация : [ 9 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Сегодня, как правило, применяются емкостные ТН. Но действующая «Типовая инструкция по учёту электроэнергии. » РД 34.09.101.94, п.9.10 обязывает до напряжения 500 кВ включительно применять для учёта электромагнитные ТН. Вижу суперсовременный проект ВЛ 500 кВ с двумя ТН-ами — электромагнитным и емкостным. Не пережиток ли это? Ведь от электромагнитных ТН избавлялись из-за феррорезонанса, пожарной опасности (много масла). Как-то не верится в необходимость такого требования в сегодняшних условиях.

А так называемый ёмкостный ТН это вообще ТН ли? Все таки под трансформатором мы понимаем нечто иное, чем конденсатор)))

Добавлено: 2018-01-31 00:19:28

Не для всех элегазовых выключателей.
Еще емкостные тн можно сразу на шины подключать, а индуктивные только через разъединитель. С чем это связано?

Почему Вы так думаете? Вот для индуктивных ТН все зависит от проектного решения. ТН, установленные на обходной системе шин, чаще всего без разъединителя. С разъединителем чаще всего ставили не один ТН, а ТН и разърядники или ОПН.
А потом, в делителях напряжения, что ремонтировать? В индуктивных — масло, сопротивления обмоток.

10 Ответ от senior 2018-01-31 08:48:40

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

А так называемый ёмкостный ТН это вообще ТН ли? Все таки под трансформатором мы понимаем нечто иное, чем конденсатор)))

Электромагнитная часть там имеется.

11 Ответ от posetitel 2018-01-31 09:29:39

posetitel
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-10-16
Сообщений: 25
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Почему Вы так думаете? Вот для индуктивных ТН все зависит от проектного решения. ТН, установленные на обходной системе шин, чаще всего без разъединителя. С разъединителем чаще всего ставили не один ТН, а ТН и разърядники или ОПН.

Имел ввиду, конечно же, рабочие системы шин (обходную не учитываю), в других схемах и без разъединителей индуктивнй ТН подключаются, согласен. ТН с разърядником или ОПН как раз и ставят на рабочих системах шин, но дело там не в разряднике.

А потом, в делителях напряжения, что ремонтировать? В индуктивных — масло, сопротивления обмоток.

Это и пытаюсь понять. В емкостных ТН тоже есть индуктивная часть, там не надо никакого обслуживания проводить? И делители совсем необслуживаемые, получается?

12 Ответ от l_yuriy 2018-01-31 11:55:03

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Это и пытаюсь понять. В емкостных ТН тоже есть индуктивная часть, там не надо никакого обслуживания проводить? И делители совсем необслуживаемые, получается?

Проверять нужно. См. «ОБЪЕМ И НОРМЫ ИСПЫТАНИЙ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЯ». РД 34.45-51.300-97. Может уже новее есть.
p.s. С точки зрения релейщика ёмкостные ТН сложнее.

13 Ответ от Lekarь 2018-01-31 12:18:22

Lekarь
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2014-12-26
Сообщений: 4,886
Репутация : [ 9 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

В емкостных ТН тоже есть индуктивная часть,

место расположения этой индуктивной части какое, внутри фарфоровой или композитной рубашки корпуса, к которому приложено рабочее напряжение или под самим корпусом, в виде отдельного ящика?

14 Ответ от Пользователь 2018-01-31 13:03:16

Пользователь
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-09-01
Сообщений: 966
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

15 Ответ от Lekarь 2018-01-31 20:18:03 (2018-01-31 20:23:02 отредактировано Lekarь)

Lekarь
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2014-12-26
Сообщений: 4,886
Репутация : [ 9 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Т.е. в данном случае это оборудование, состоящее из двух модулей, где каждый из модулей имеет свой корпус и характеристики, основным является модуль конденсаторов. На мой взгляд именование такого устройства трансформатором напряжения — больше коммерческий ход, нежели необходимость. И наверное правильнее было бы даже на нормальных схемах указывать, что это емкостный ТН, по аналогии, например с линейным регулировочным трансформатором, который еще больше похож на трансформатор, но мало, что трансформирует.

16 Ответ от doro 2018-02-01 20:33:47

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Пока встряхиваю тему, чтобы не забыть на выходных, когда постараюсь ответить более основательно.
Чем отличается емкостной ТН от емкостного отбора напряжения? В первом случае выполняется емкостной делитель напряжения, после чего идет преобразование напряжение первичное — напряжение вторичное (U/U). Во втором случае емкость КС используется в качестве преобладающего сопротивления, здесь ТОН является скорее датчиком тока, эквивалентного входному напряжению (U/I). И там, и там предусмотрена функция элемента присоединения ВЧ аппаратуры к линии электропередачи. Емкостной отбор напряжения ВЧ присоединение — основная функция, контроли напряжения и прочие РЗА — вспомогательная. Емкостной ТН основная функция — УРЗА (защиты, АПВ, измерение и прочее) — основная функция, ВЧ присоединение — вспомогательная.
По поводу подключения ТН к системам шин. Традиционный электромагнитный (масляный) ТН должен выводиться для технического обслуживания дважды в год. Емкостной, насколько понимаю, без таких средств гигиены обходится. Его можно техобслуживать и проверять с периодичностью вывода системы шин. Но вот на основании нескольких прецедентов было предписано выводить в ремонт масляные ТН только с выводом системы шин. Чуть позже от этого идиотизма ушли, но без обоснований.
Если кто эту тему поддержит, поддержу и сам.

17 Ответ от posetitel 2018-02-02 09:18:25 (2018-02-02 09:21:08 отредактировано posetitel)

posetitel
Пользователь
Неактивен

Зарегистрирован: 2012-10-16
Сообщений: 25
Репутация : [ 0 | 0 ]

Re: Емкостной или электромагнитный ТН?

Пока встряхиваю тему, чтобы не забыть на выходных, когда постараюсь ответить более основательно.
Чем отличается емкостной ТН от емкостного отбора напряжения? В первом случае выполняется емкостной делитель напряжения, после чего идет преобразование напряжение первичное — напряжение вторичное (U/U). Во втором случае емкость КС используется в качестве преобладающего сопротивления, здесь ТОН является скорее датчиком тока, эквивалентного входному напряжению (U/I). И там, и там предусмотрена функция элемента присоединения ВЧ аппаратуры к линии электропередачи. Емкостной отбор напряжения ВЧ присоединение — основная функция, контроли напряжения и прочие РЗА — вспомогательная. Емкостной ТН основная функция — УРЗА (защиты, АПВ, измерение и прочее) — основная функция, ВЧ присоединение — вспомогательная.
По поводу подключения ТН к системам шин. Традиционный электромагнитный (масляный) ТН должен выводиться для технического обслуживания дважды в год. Емкостной, насколько понимаю, без таких средств гигиены обходится. Его можно техобслуживать и проверять с периодичностью вывода системы шин. Но вот на основании нескольких прецедентов было предписано выводить в ремонт масляные ТН только с выводом системы шин. Чуть позже от этого идиотизма ушли, но без обоснований.
Если кто эту тему поддержит, поддержу и сам.

Спасибо за ответ, все абсолютно в тему. Поддержать особо нечем, т.к. я — вопрошающий, своей информации мало.
Интересует как раз опыт эксплуатации, по сообщению стала понятна функция разъединителя у шинного ТН. Современные элегазовые ТНы также требуют обслуживания 2 раза в год или в этом плане можно приравнять к емкостным?
Было письмо от ФСК (скан или пдф не найду) о необходимости для учета ставить индуктивные ТНы, т.к. емкостные невозможно поверять и класс точности у них уходит со временем. Но сейчас такого вроде не требуют.

Напряжение
Реле
Трансформатор

Что такое рекуперация на электровозе
Чем отличается электровоз от тепловоза
Чем глушитель отличается от резонатора
Стойки стабилизатора как определить неисправность
Стабилизатор поперечной устойчивости как работает

Делитель напряжения: устройство, принцип работы, назначение

Делитель напряжения — это устройство или устройство, которое понижает уровень выходного напряжения относительно входного напряжения пропорционально коэффициенту передачи (он всегда будет меньше нуля). Он получил такое название, потому что представляет собой два или более последовательно соединенных участка цепи.

Они бывают линейными и нелинейными. В данном случае первые являются активными или реактивными сопротивлениями, в которых коэффициент передачи определяется соотношением закона Ома. К ярко выраженным нелинейным делителям относятся параметрические стабилизаторы напряжения. Посмотрим, как работает это устройство и зачем оно нужно.

Зачем он нам нужен?

Во многих проектах нам иногда нужно разделить напряжение. Одна из самых простых форм — делитель напряжения. Обычно это два последовательно включенных резистора. Входное напряжение «Vin» проходит через резисторы «R1» и «R2» и идет на землю. Разделенное напряжение берется между подключением резисторов «R1» и «R2». Это напряжение зависит от номиналов резисторов «R1» и «R2» и от входного напряжения «Vin».

Википедия: «Делитель напряжения — это конфигурация электрической цепи, которая делит напряжение источника на несколько последовательно соединенных резисторов.

Пример: мы используем делитель напряжения в моем проекте Arduino Multimeter. Нам это нужно, потому что максимальное напряжение, которое мы можем передать на вход Arduino, составляет 5 вольт. Например, если мы хотим измерить 40 вольт, мы не можем подключить 40 вольт напрямую к аналоговому входу Arduino, поэтому мы должны снизить напряжение. Вот почему мы используем делитель напряжения. В этом примере, чтобы подключить 40 вольт к Arduino, нам нужно выбрать резисторы «R1» и «R2» так, чтобы выход «Vout» не превышал 5 вольт. Мы можем использовать этот калькулятор делителя напряжения для расчета значений сопротивления. Нам нужно ввести входное напряжение «Vin» и значения резисторов, и мы увидим выходное напряжение «Vout». Изменяя номиналы резисторов, мы можем получить необходимое нам выходное напряжение «Vout». В случае с ардуино «Vout» не должен превышать 5 вольт.

Назначение и применение

Для преобразования переменного напряжения используется трансформатор, благодаря которому можно поддерживать достаточно высокое значение тока. Если необходимо подключить к электрической цепи нагрузку, потребляющую небольшой ток (до сотен мА), можно использовать преобразователь трансформатора напряжения (U.

В таких случаях можно использовать более простой делитель напряжения (ДН), стоимость которого значительно ниже. После получения необходимого значения U его распрямляют и подают питание потребителю. При необходимости, выходной каскад Power Boost должен использоваться для увеличения тока (I). Кроме того, есть делители и постоянная U, но эти модели используются реже других.

DN часто используются для зарядки различных устройств, где необходимо добиться более низких значений U и токов 220 В для разных типов батарей. Кроме того, устройства подразделения U целесообразно использовать для создания электроизмерительных приборов, компьютерной техники, а также лабораторных импульсных и обычных источников питания.

Виды и принцип действия

Сразу стоит отметить, что принцип работы делителя напряжения в целом одинаковый, но зависит от элементов, из которых он состоит. Есть три основных типа линейных цепей:

резистивный;
емкостный;
индуктивный.

Самый распространенный делитель на резисторах, благодаря простоте и удобству расчета. На его примере рассмотрим основную информацию об этом устройстве.

У любого делителя напряжения есть Uinput и Uoutput, если он состоит из двух резисторов, если резисторов три, то будет два выходных напряжения и так далее. Может быть выполнено любое количество шагов разделения.

Uвход равен напряжению питания, Uвыход зависит от соотношения резисторов в плечах делителя. Если рассматривать схему с двумя резисторами, верхним демпфирующим плечом, или как его еще называют, будет R1. Нижнее или выходное плечо будет R2.

Допустим, у нас есть блок питания 10В, сопротивление R1 — 85 Ом, а сопротивление R2 — 15 Ом. Необходимо рассчитать выход.

Поскольку они соединены последовательно, поэтому:

Итак, если вы добавите выражения:

U1 + U2 = I (R1 + R2)

Если выразить ток отсюда, мы получим:

Подставляя предыдущее выражение, получаем следующую формулу:

Посчитаем для нашего примера:

Делитель напряжения также может быть изготовлен на реакторах:

на конденсаторах (емкостных);
на индукторах (индуктивная).

Тогда расчеты будут аналогичными, но сопротивления рассчитываются по следующим формулам.

Особенностью и отличием этих типов делителей является то, что резистивный делитель можно использовать в цепях переменного и постоянного тока, а емкостной и индуктивный — только в цепях переменного тока, потому что только тогда сработает их реактивное сопротивление.

Интересно! В некоторых случаях емкостной делитель будет работать в цепях постоянного тока, хорошим примером является использование такого решения во входной цепи компьютерных блоков питания.

Использование реактивного сопротивления связано с тем, что при работе они не выделяют такое количество тепла, как при использовании в конструкциях активных резисторов (резисторов

Преимущества и недостатки

Основными недостатками резистивного ДН являются невозможность использования его в высокочастотных цепях, значительное падение напряжения на резисторах и снижение мощности. В некоторых схемах необходимо подбирать мощность резисторов, так как наблюдается значительный нагрев.

В большинстве случаев в цепях переменного тока используются DN с активной (резистивной) нагрузкой, но с использованием компенсирующих конденсаторов, подключенных параллельно каждому из резисторов. Такой подход снижает тепловыделение, но не устраняет основной недостаток потери мощности. Преимущество — использование в цепях постоянного тока.

Чтобы исключить потери мощности на резистивном ДН, активные элементы (резисторы) следует заменить на емкостные. Емкостной элемент по сравнению с резистивным ДН имеет ряд преимуществ:

используется в цепях переменного тока;
Нет перегрева;
Снижаются потери мощности, так как конденсатор не имеет мощности, в отличие от резистора;
возможно применение в высоковольтных источниках питания;
Высокий КПД (COP);
Незначительные потери I.

Недостатком является невозможность использования в схемах с постоянным U. Это связано с тем, что конденсатор в цепях постоянного тока не имеет емкостного сопротивления, а действует только как емкость.

Индуктивный ДН в цепях с переменной составляющей также имеет ряд преимуществ, но может применяться и в цепях с постоянным значением U. Катушка индуктивности имеет сопротивление, но из-за индуктивности этот вариант не подходит, так как он не является значительным падением U. Основные преимущества резистивного типа перед ДН:

Применение в сетях с переменным U;
Незначительный нагрев элементов;
В цепях переменного тока меньше потерь мощности;
Относительно высокий КПД (выше емкостного);
Использование в высокоточном измерительном оборудовании;
В нем меньше ошибок;
Нагрузка, подключенная к выходу делителя, не влияет на коэффициент деления;
Потери тока меньше, чем у емкостных делителей.

К недостаткам можно отнести следующее:

Применение в сетях постоянного тока приводит к значительным потерям тока. Кроме того, напряжение резко падает из-за расхода электроэнергии на индуктивность.
Выходной сигнал изменяется в соответствии с частотными характеристиками (без использования мостового выпрямителя и фильтра.
Не применяется в цепях переменного тока высокого напряжения.

Примеры использования в схеме

Существует множество схем, в которых используются делители напряжения. Поэтому мы приведем сразу несколько примеров.

Предположим, мы проектируем усилительный каскад на транзисторе, работающем в классе A. В соответствии с принципом его работы мы должны установить такое напряжение смещения (U1) на основе транзистора так, чтобы его рабочая точка была линейным сегментом I — V характеристика, при этом ток через транзистор не был чрезмерным. Допустим, нам нужно обеспечить базовый ток 0,1 мА при U1 0,6 Вольт.

Итак, нам нужно рассчитать сопротивление в плечах делителя, и это обратный расчет тому, что мы дали выше. Прежде всего найдите ток через делитель. Чтобы ток нагрузки не сильно влиял на напряжение на ее плечах, выставляем ток на делителе на порядок выше, чем ток нагрузки в нашем случае, 1 мА. Пусть блок питания будет 12 Вольт.

Тогда полное сопротивление делителя будет равно:

Rd = Мощность / I = 12 / 0,001 = 12000 Ом

R2 / (R1 + R2) = U2 / мощность

R2 = (R1 + R2) * U1 / U мощность = 12000 * 0,6 / 12 = 600

R1 = 12000-600 = 11400

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 600/12000 = 7200/12000 = 0,6 Вольт.

Соответствующее верхнее плечо выключится

U2 = U * R2 / (R1 + R2) = 12 * 11400/12000 = 136800/12000 = 11,4 Вольт.

Но это еще не весь расчет. Для полного расчета делителя необходимо определить мощность резисторов, чтобы они не сгорели. При токе 1 мА на R1 будет выпущено питание:

P1 = 11,4 * 0,001 = 0,0114 Вт

P2 = 0,6 * 0,001 = 0,000006 Вт

Здесь это ничтожно мало, но представьте, сколько мощности потребовалось бы резисторам, если бы ток делителя был 100 мА или 1 А?

Для первого случая:

P1 = 11,4 * 0,1 = 1,14 Вт

P2 = 0,6 * 0,1 = 0,06 Вт

Для второго случая:

P1 = 11,4 * 1 = 11,4 Вт

P2 = 0,6 * 1 = 0,6 Вт

Это уже немалые цифры для электроники, даже для использования в усилителях. Это неэффективно, поэтому в настоящее время используются импульсные схемы, хотя линейные продолжают использоваться как в любительских проектах, так и в специальном оборудовании с особыми требованиями.

Второй пример — делитель для формирования Uref регулируемого стабилитрона TL431. Они используются в более дешевых блоках питания и зарядных устройствах для мобильных телефонов. Ниже вы можете увидеть схему подключения и формулы расчета. С помощью двух резисторов здесь создается точка с Uref 2,5 вольт.

TL431

Другой пример — подключение к микроконтроллерам всевозможных датчиков. Рассмотрим различные схемы подключения датчиков к аналоговому входу популярного микроконтроллера AVR на примере плат семейства Arduino.

Измерительные приборы имеют разные диапазоны измерения. Эта функция также выполняется с помощью группы резисторов.

Но на этом сфера применения делителей напряжения не заканчивается. Так гаснут лишние вольты при ограничении тока через светодиод, напряжение также распределяется между лампочками в гирлянде, а еще можно запитать маломощную нагрузку.

Как работает делитель напряжения на практике

Итак, у нас есть эти два резистора и наш любимый мультиметр:

Замеряем сопротивление маленького резистора R1 = 109,7 Ом.

Замеряем сопротивление большого резистора R2 = 52,8 Ом.

Ставим на блок питания ровно 10 вольт. Измеряем напряжение мультиметром.

Цепляем блок питания на эти два резистора, впаянных последовательно. Напомню, что на колодке ровно 10 вольт. Показания амперметра на блоке питания тоже немного неточны. В будущем мы также будем измерять силу тока с помощью мультиметра.

Мы измеряем падение напряжения на большом резисторе номиналом 52,8 Ом. Мультиметр показал 3,21 вольт.

Измеряем напряжение на небольшом резисторе 109,7 Ом. На него падает напряжение 6,77 вольт.

Ну, с математикой, думаю, у всех все в порядке. Сложите эти два значения напряжения. 3,21 + 6,77 = 9,98 Вольт. А что случилось с 0,02 вольта? Удаляем погрешность щупов и средств измерений. Вот хороший пример того, как нам удалось разделить напряжение на два разных напряжения. Опять же, мы проверили, что сумма падений напряжения на каждом резисторе равна напряжению питания, приложенному к этой цепи.

Сила тока в цепи при последовательном соединении резисторов

Убедимся, что сила тока при последовательном включении резисторов везде одинакова. Как измерить силу тока постоянного напряжения я писал здесь. Как видите, мультиметр показал значение 0,04 А или 40 мА в начале цикла, в середине цикла и даже в конце цикла. Где бы мы ни разорвали нашу цепь, везде одинаковое значение силы тока.

Расчет делителя напряжения на резисторах

Чтобы сделать и рассчитать простейший делитель напряжения, просто соедините последовательно два резистора и подключите их к источнику питания. Эта схема очень распространена и используется более чем в 90% случаев.

Вход схемы имеет два контакта, а выход — три. При одинаковых значениях сопротивлений R1 и R2 выходные напряжения Uout1 и Uout2 равны и составляют половину значения входного Uin. Также вывод U можно снять с любого из резисторов — R1 или R2. Если сопротивления не совпадают, на выходе U будет резистор большего размера.

Точное соотношение между Uout1 и Uout2 рассчитывается со ссылкой на закон Ома. Резисторы вместе с источником питания образуют последовательную цепь, поэтому величина электрического тока, протекающего через R1 и R2, определяется отношением напряжения питания Uin к сумме сопротивлений:

Обратите внимание, что чем больше сумма сопротивлений, тем меньше ток I при том же Uin.

Также по закону Ома, подставляя текущее значение, находим Uout1 и Uout2:

Подставляя значение самой первой формулы в последние две формулы, мы находим значение выхода U как функцию входа и сопротивлений двух резисторов

Формула делителя напряжения

Это несложное упражнение, но очень важное для понимания того, как работает делитель напряжения. Расчет делителя основан на законе Ома.

Чтобы узнать, какое напряжение будет на выходе делителя, выведем формулу, основанную на законе Ома. Предположим, мы знаем значения Uin, R1 и R2. Теперь, основываясь на этих данных, мы выводим формулу для Uout. Начнем с обозначения токов I1 и I2, которые проходят через резисторы R1 и R2 соответственно:

Наша цель — вычислить Uout, что довольно просто с помощью закона Ома:

Паяльная станция 2 в 1 с ЖК-дисплеем Мощность: 800 Вт, температура: 100… 480 градусов, воздушный поток… Подробнее

Хороший. Мы знаем значение R2, но ток I2 еще не известен. Но мы кое-что о ней знаем. Можно считать, что I1 равно I2. В этом случае наша схема будет выглядеть так:

Что мы знаем об Уине? Ну, Uin — это напряжение на R1 и R2. Эти резисторы соединены последовательно, а их сопротивления складываются:

И на время мы можем упростить схему:

Закон Ома в его простейшей форме: Uin = I * R. Имея в виду, что R состоит из R1 + R2, формулу можно записать следующим образом:

А поскольку I1 равно I2, то:

Это уравнение показывает, что выходное напряжение прямо пропорционально входному напряжению и отношению R1 к R2.

Делитель напряжения на переменном резисторе

Схема делителя напряжения с переменным резистором называется схемой потенциометра. Поворачивая ручку регулировки громкости на музыкальном центре или автомобильной стереосистеме, вы плавно изменяете напряжение, подаваемое на усилитель звуковой частоты. Принцип работы и сборка простейшего усилителя мощности уже обсуждалась здесь выше.

По мере того, как вы перемещаете (вращаете) ручку переменного резистора сверху вниз на чертеже, U постепенно изменяется от значения источника питания до нуля.

В звуковой технике используются в основном переменные резисторы с логарифмической зависимостью, поскольку слуховой аппарат человека воспринимает звуки с этой зависимостью. Для контроля уровня звука одновременно по двум каналам используются двойные переменные резисторы.

В качестве делителя напряжения используются переменные резисторы со следующими зависимостями сопротивления от угла поворота ручки: логарифмической, линейной и экспоненциальной. Определенный тип зависимости используется для решения отдельной проблемы.

Переменный резистор в роли делителя напряжения

Для плавной регулировки выходного напряжения у нас есть переменный резистор в качестве делителя напряжения. Его еще называют потенциометром.

Его обозначение на схеме выглядит так:

Принцип работы следующий: постоянное сопротивление между двумя крайними контактами. Сопротивление относительно центрального контакта по отношению к крайнему может варьироваться в зависимости от того, куда мы повернем скрутку этого переменного резистора. Этот резистор рассчитан на 1 Вт и имеет сопротивление 330 Ом. Посмотрим, как он разделит напряжение.

Так как мощность небольшая, всего 1Вт, мы не будем заряжать его высоким напряжением. Мощность, назначенная любому резистору, рассчитывается по формуле P = I2R. Это означает, что этот переменный резистор может делить только небольшое напряжение с небольшим сопротивлением нагрузки и наоборот. Главное, чтобы величина мощности этого резистора не выходила за пределы. Поэтому напряжение разделю на 1 вольт.

Для этого выставляем на колодке напряжение 1 вольт и цепляем наш резистор на двух крайних контактах.

Поворачиваем верх в произвольную сторону и останавливаем. Замеряем напряжение между левым и средним контактом и получаем 0,34 Вольта.

Измеряем напряжение между средним и правым контактом и получаем 0,64 Вольта

Складываем напряжение и получаем 0,34 + 0,64 = 0,98 Вольт. 0,02 Вольта опять где-то теряются. Скорее всего на пробниках, так как у них тоже есть сопротивление. Как видите, мы можем использовать простой переменный резистор в качестве простого делителя напряжения.

Применяя делитель напряжения на резисторах, необходимо понимать и помнить следующее:

1. КПД такой схемы довольно низкий, так как только часть мощности блока питания идет на нагрузку, а остальная мощность преобразуется в тепло, выделяемое резисторами. Чем ниже падение напряжения, тем меньше энергии от блока питания уйдет на нагрузку.

Поскольку нагрузка подключена параллельно одному из разделительных резисторов, т.е отводит его, общее сопротивление цепи уменьшается и перепады напряжения перераспределяются. Следовательно, сопротивление нагрузки должно быть намного больше, чем сопротивление резистора делителя. В противном случае схема будет работать нестабильно при отклонении от заданных параметров.
Распределение U между R1 и R2 определяется исключительно их относительными значениями, а не абсолютными значениями. В этом случае не имеет значения, равны ли R1 и R2 2 кОм и 1 кОм или 200 кОм и 100 кОм. Однако при более низких значениях сопротивления можно получить больше мощности на нагрузку, но нужно помнить, что больше мощности преобразуется в тепло, то есть будет безвозвратно потрачено впустую.

Кроме того, иногда используются более сложные делители напряжения, состоящие из нескольких последовательно соединенных резисторов.

Потенциометры

Потенциометр — это переменный резистор, который можно использовать для создания регулируемого делителя напряжения.

Внутри потенциометра находится резистор и скользящий контакт, который разделяет резистор на две части и перемещается между ними. Снаружи потенциометр, как правило, имеет три проводника: два контакта подключены к выводам резистора, а третий (в центре) подключен к скользящему контакту.

Если контакты резистора подключены к источнику напряжения (один к минусу, другой к плюсу), центральный вывод потенциометра будет имитировать делитель напряжения.

Переместите ползунок потенциометра вверх, и выходное напряжение будет равно входному. Теперь переместите ползунок в крайнее нижнее положение и на выходе будет нулевое напряжение. Если установить ручку потенциометра в центральное положение, мы получим половину входного напряжения.

Резистивные датчики

Большинство датчиков, используемых в различных устройствах, являются резистивными. Фоторезистор — это переменный резистор, сопротивление которого изменяется пропорционально количеству падающего на него света. Есть также другие датчики, такие как датчики давления, датчики ускорения и термисторы и т.д.

Кроме того, резистивный делитель напряжения помогает измерять напряжение с помощью микроконтроллера (если присутствует АЦП).

https://samelectrik.ru/chto-takoe-delitel-napryazheniya.html
https://neco-desarrollo.es/%D0%B4%D0%B5%D0%BB%D0%B8%D1%82%D0%B5%D0%BB%D1%8C-%D0%BD%D0%B0%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%B6%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D1%8F
https://odinelectric.ru/equipment/chto-takoe-delitel-napryazheniya
https://www.RusElectronic.com/djelitjel-naprjazhjenija/
https://diodov.net/delitel-napryazheniya-na-rezistorah/
https://www.joyta.ru/7328-delitel-napryazheniya-na-rezistorax-raschet-onlajn/

источники:

https://toolstver.ru/teoriya/delitel-napryazheniya-shema.html

https://plastep.ru/emkostnoy-delitel-transformatora-napryazheniya-2/

https://proelektriky.ru/bez-rubriki/delitel-napryazheniya-ustrojstvo-printsip-raboty-naznachenie