Электроприемники, включенные в электрическую сеть для работы, создают в сети нагрузки, которые выражаются в единицах мощности или тока. Электроприемники присоединяются к электрическим сетям в одиночку или группами. В состав группы могут входить электроприемники как одинакового, так и различного назначения и режима работы. Режим работы системы электроснабжения одинаковых приемников или их групп зависит от режима работы или сочетаний режимов работы одиночных приемников или их групп.
В процессе работы электроприемников характер нагрузки в сети может оставаться неизменным, изменяться в отдельных или всех фазах, сопровождаться появлением высших гармоник тока или напряжения. В связи с этим нагрузку в сети можно разделить на спокойную симметричную (преобладающее большинство трехфазных электроприемников), резкопеременную, несимметричную и нелинейную. Резкопеременная, несимметричная и нелинейная нагрузка относятся к специфическим нагрузкам.
Резкопеременная нагрузка характеризуется резкими набросами и провалами мощности или тока. Несимметричная нагрузка характеризуется неравномерной загрузкой фаз. Она вызывается однофазными и реже трехфазными приемниками с неравномерной загрузкой фаз. При несимметричной нагрузке в сети возникают токи прямой, обратной и нулевой последовательности. Нелинейная нагрузка создается электроприемниками с нелинейной вольт-амперной характеристикой. При нелинейной нагрузке в сети появляются высшие гармоники тока или напряжения, искажается синусоидальная форма тока или напряжения.
Специфические нагрузки обычно создаются электродуговыми печами, сварочными установками, полупроводниковыми преобразовательными установками. Эти установки, в основном, принадлежат промышленным предприятиям. Учитывая связь электрических сетей промышленных предприятий и сетей сельскохозяйственного назначения через трансформаторные подстанции, можно считать, что специфические нагрузки промышленных предприятий оказывают влияние и на электрические сети сельскохозяйственного назначения.
По мощности электроприемники сельскохозяйственного назначения можно разделить на три группы: большой мощности (свыше 50 кВт), средней мощности (от 1 до 50 кВт) и малой мощности (до 1 кВт). Некоторые приемники используют для работы постоянный ток и токи повышенной (до 400 Гц) или высокой частоты (до 10 кГц).
Во время работы одни группы приемников могут допускать перерывы в электроснабжении, в то же время перерыв в электроснабжении других недопустим. По надежности и бесперебойности электроснабжения электроприемники делятся на три категории.
К первой категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых может повлечь за собой опасность для жизни людей, значительный ущерб (повреждение основного оборудования), расстройство технологического процесса. Эти приемники должны иметь возможность обеспечения электроэнергией не менее чем от двух независимых источников питания. Нарушение их электроснабжения допускается только на время автоматического восстановления электроснабжения от второго источника.
Ко второй категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, перерыв электроснабжения которых приводит к массовому недовыпуску продукции, простоям рабочих и механизмов.
Электроснабжение приемников второй категории должно обеспечиваться от двух независимых источников питания. Перерыв в электроснабжении допускается на время, необходимое для автоматического и оперативного переключения на второй источник.
К третьей категории относятся электроприемники и комплексы электроприемников, не попадающие под определения первой и второй категорий. Электроснабжение их может осуществляться от одного источника питания. Перерыв электроснабжения допускается на время проведения восстановительных работ, но не более одних суток.
Работа большинства электроприемников сопровождается потреблением из сети не только активной, но и реактивной мощности [1, 3]. Активная мощность преобразуется в теплоту, механическую мощность на валу рабочей машины и т. п. Реактивная мощность расходуется на создание магнитных полей в электроприемниках. Ее основными потребителями являются асинхронные двигатели, трансформаторы, реакторы, индукционные печи, в которых ток отстает по фазе от напряжения. Потребителями реактивной мощности также являются электроустановки, работа которых сопровождается искажением синусоидальной кривой тока или напряжения. Потребление реактивной мощности характеризуется коэффициентом мощности сosφ, представляющим собой отношение активной мощности Р к полной мощности S. Удобным показателем является коэффициент реактивной мощности tgφ, выражающий отношение реактивной мощности Q к активной Р, т. е. он показывает, какая реактивная мощность потребляется на единицу активной мощности.
Установки с опережающим током являются источниками реактивной мощности. Их применяют для компенсации реактивной нагрузки с индуктивным характером цепи.
Таким образом, нагрузка в электрической сети представляется активными и реактивными нагрузками.
Появление в распределительной сети электрической нагрузки вызывает нагрев токоведущих частей – проводов, кабелей, коммутационных аппаратов, обмоток электродвигателей и трансформаторов. Чрезмерный их нагрев может привести к преждевременному старению изоляции и ее износу. В связи с этим температура токоведущих частей не должна превышать допустимых значений. Сечение проводов и кабелей, коммутационных аппаратов должно выбираться по допустимому току нагрузки. Для определения допустимого (расчетного) тока нагрузки должна быть определена расчетная мощность нагрузки.
За расчетную нагрузку при проектировании и эксплуатации СЭС принимается такая неизменная во времени нагрузка Iрсч, которая вызывает максимальный нагрев токоведущих и соседних с ними частей, характеризующийся установившейся температурой. Нагрев не должен превышать допустимого значения. Обычно установившееся тепловое состояние для большинства проводов и кабелей наступает за 30 минут (около трех постоянных времени нагрева – 3Т, т. е. постоянная времени нагрева Т = 10 мин). В установках с номинальным током нагрузки более 1000 А установившаяся температура достигается за время не менее 60 мин.
Электрические нагрузки и их значение
Для правильного выбора и проверки проводников (кабелей и шин), а также трансформаторов по экономической плотности тока и соответственно пропускной способности, расчета потерь и отклонений напряжений, выбора устройств компенсации и защиты необходимо знать электрические нагрузки проектируемого объекта.
Основой рационального решения вопросов электроснабжения современных предприятий и энергосистем является правильное определение электрических нагрузок. При завышении нагрузок – появляются излишние затраты, а также недоиспользование мощностей дорогостоящего оборудования. При занижении – может приводить к перегрузкам энергосистемы и недоотпускам продукции. Ни первый, ни второй вариант не являются приемлемыми. Данную задачу осложняет еще и то, что имеется довольно много факторов и зависимостей, трудно поддающихся учету при проектировании.
Режимы работы предприятий
Графики и режимы работы предприятий и энергосистем довольно не стабильны и изменяются во времени, как показано на рисунке ниже:
Где: 1 и 2 – это активная и реактивная мощности соответственно.
На изменение графиков нагрузки влияет также внедрение новых технологий и производственных процессов, увеличение вентиляции санитарно – технической, а также наращивание производственных мощностей. Также повышение использования оборудования за счет уплотнения рабочего времени, автоматизации процессов производства и так далее.
Довольно много существует различных методов проведения расчетов электрических нагрузок, обзор и анализ их мы не будем приводить в данной статье. Эти методики постоянно совершенствуются как практически, так и теоретически и базируются на обследованиях наиболее характерных предприятиях. Обследования – основа для практического внедрения методик.
Определение нагрузок
Для подсчета суммарных нагрузок и построения их графика необходимо определить нагрузки различных частей системы электроснабжения:
- Мощные электроприемники (например, главные привода прокатных станов, электропечи, мощные электромашины) нужно изучать путем изучения технологического цикла, а также индивидуальных показателей режима работы. Построение графиков электрических нагрузок на основе технологических графиков работы цеха либо предприятия;
- Определить суммарные резкопеременные нагрузки (например электропечи и т.д.) на основе графиков индивидуальных нагрузок с учетом фактора несовпадений индивидуальных графиков для снижения максимальной ударной нагрузки и для уменьшения колебания напряжения сети;
- Определить нагрузку воздуходувных, насосных, компрессорных станций по удельному потреблению электрической энергии на единицу объема воздуха, воды и так далее;
Нагрузку электроприемников находящихся в резерве, сварочные ремонтные трансформаторы, пожарные насосы, а также электроприемников работающих в кратковременном режиме (как пример – задвижки, вентили, дренажные насосы и другие), при подсчете средних нагрузок, как правило, не учитывают. Питающие линии и силовые пункты должны рассчитываться с учетом влияния резервных электроприемников.
Виды электрических нагрузок
Для того, чтоб выполнить проект системы электроснабжения нужно определить следующие виды нагрузок:
- Средние – мощность, потребленная за максимально загруженную смену. Также могут быть среднемесячные или среднегодовые. Средняя мощность, потребленная за год, нужна для определения годовых потерь электрической энергии, а средняя мощность за максимально загруженную смену – по ней определяют расчетный максимум;
- Максимально – кратковременные (пиковые) – их определение нужно для проверки колебания напряжения в сетях, для определения параметров срабатывания токовой защиты, выбора плавких предохранителей, проверки электрических сетей по условиям самозапуска электрических машин;
- Максимальные имеющие различную продолжительность (10, 30, 60 мин) – их используют чтоб произвести расчет электрической сети по нагреву, определения потерь мощности максимальных в сетях, выбор элементов сети по плотности тока (экономической), для определение отклонений напряжений и потерь.
В отдельных отраслях при проектировании систем электроснабжения могут вводить некоторые уточнения и допущения, которые базируются на довольно хорошем знании специфики технологического процесса данной отрасли, а также выявлении, более детальном для данной отрасли, расчетных коэффициентов, расходов энергии, числа часов использования максимума.
Расчет электрических мощностей промышленного транспорта, испытательных станций, лабораторных установок производят по другим методикам, которые учитывают специфику работы данных установок.
По работе квартирного электросчётчика можно проследить, что накручивание киловатт-часов происходит тем быстрее, чем большая нагрузка подается на сеть. На этом основан один из способов того, как измеряется мощность. Существует несколько разновидностей показателя, обозначаемого по первой букве английского watt — W. От параметров электросхемы жилища зависит величина энергопотребления — оно прямо пропорционально мощности подключённых токоприёмников.
Виды электрической мощности
Физическая величина W представляет собой скорость изменения, передачи, потребления и преобразования энергии рассматриваемой системы. Конкретно определение мощности звучит как отношение выполняемой в какой-то период работы к промежутку времени действия: W=ΔА/Δ t, Дж/с=ватт (Вт).
В отношении электрической сети речь идёт о перемещении заряда под действием напряжения: А=U. Потенциал между двумя точками проводника — и есть показатель энергии движения единичного нуклона. Полная работа протекания всего количества электронов — Ап=U*Q, где Q — общее число зарядов в сети. В этом случае формула мощности приобретает вид W=U*Q/t, выражение Q/t — электроток (I), то есть W=U*I.
В энергетике различают несколько терминов W:
Активная (полезная W) в ваттах — она выражается в полном преобразовании одной нагрузки в другую. Примером служит лампочка, при горении которой электричество всецело переходит в тепло и свет.- Реактивная, Wр — сопровождается появлением индукции, в результате чего часть энергии возвращается в сеть, негативно влияет на состояние схемы, нарушая баланс тока и напряжения. Измеряется в вольт-амперах реактивных ВАр.
- Полная, W=Wа+Wр — обозначается ВА или кВА, МВА.
- Мощность смыслового понимания: максимальная — по составу энергетического оборудования, присоединённая — суммарная по всем потребителям сети, трансформаторная — по энергии имеющихся преобразователей, установленная — алгебраически сложенная наибольшая активная мощность приборов, заявленная — определённая договором между потребителем и электроснабжающей организацией. Все перечисленные виды измеряют в мегаваттах — МВт.
Активная (полезная W) в ваттах — она выражается в полном преобразовании одной нагрузки в другую. Примером служит лампочка, при горении которой электричество всецело переходит в тепло и свет.
Подробнее следует остановиться на реактивной составляющей полной мощности. Обычно Wр является паразитной, вредной. Её понятие связано с пусковыми токами, она создаётся в устройствах как результат индуктивных и ёмкостных энергетических колебаний электромагнитного поля. Определяется из выражения Wр=U*I*sinφ, где синус угла — фазовый сдвиг между падением напряжения и рабочим током в трансформаторах, моторах и конденсаторах.
Характер установленного оборудования предопределяет избыточность Wр, когда преобладают ёмкостные приборы и потенциал увеличивается, или дефицитность, если превалирует индуктивность сети (напряжение снижается). При использовании принципа противоположности действия разработаны устройства, позволяющие компенсировать вредность Wр и повысить качество и эффективность энергоснабжения.
Влияние параметров сети на киловатты
Из формулы W=U*I, видно, что мощность зависит одновременно от двух характеристик энергосистемы — напряжения и силы тока. Их влияние на параметры сети паритетное. Процесс образования электрической мощности можно описать следующим образом:
- U — это работа, потраченная на перемещение 1 кулона;
- I — количество зарядов, протекающих через проводник за 1 секунду.
По расчётному значению W определяют потреблённую энергию сети, умножив величину мощности на время её расходования. Изменяя один из параметров W в сторону уменьшения или увеличения, можно сохранить энергетику системы на постоянном уровне — получить высокую силу тока при малом напряжении или большой потенциал сети при слабом движении кулонов.
Преобразовательные приборы, предназначенные для перемены параметров, называются трансформаторами напряжения или тока. Их устанавливают на повышающих или понижающих электроподстанциях для передачи энергии от источника к потребителям на дальние расстояния.
Способы измерения нагрузки
Узнать мощность прибора можно, обратившись к его инструкции или паспорту, а при отсутствии — посмотреть на шильдик, прикреплённый к корпусу. Если нет данных производителя, то доступны другие способы, чтобы определить энергетику оборудования. Основной из них — измерить нагрузку с помощью ваттметра (прибора для фиксирования электрической мощности).
По назначению их разделяют на 3 класса: постоянного тока и низкочастотные (НЧ), оптические и высокоимпульсивные. Последние относят к радиодиапазону и дробят на 2 вида: включаемые в разрыв линии (проходящая мощность) и монтируемые в конечной точке маршрута как согласованная (поглощаемая) нагрузка. По способу доведения информации до оператора различают приборы цифровые и аналоговые — показывающие стрелочные и самопишущие. Краткие характеристики некоторых измерителей:
- НЧ-ваттметры применяют в одно- и трёхфазных сетях промышленной частоты. К этой же категории относятся варметры — приборы для определения реактивной мощности. Аналоговые измерители представлены моделями Д5071, Д8002, Ц301. Цифровые совмещают возможности фиксирования не только составляющей Wа, но и Wр. Итоговая величина выводится на табло и внешние устройства — принтер или электронные хранители информации. Приборы этого типа — ЩВ02, СР3010, MI2010А.
- Ваттметры проходящей мощности радиодиапазона. Датчиками в измерителе служат трансформаторы тока и напряжения. Для сверхвысоких частот — термисторные, гальваномагнитные и термоэлектрические преобразователи. Образцы — NAS, М2−32, М2−23.
- Ваттметры для измерения поглощаемой нагрузки импульсов радиоспектра — в них используется коэффициент отражения по мощности. Существует несколько разновидностей приборов: термисторные М3−28 и М3−22А, калориметрические МК3−68, МК3−70, М3−13, термоэлектрические М3−93, М3−56, М3−51 ваттметры и с пиковым детектором М3−3А, М3−5А.
- Оптические измерители — ОМ3−65, ОМК3−69.
НЧ-ваттметры применяют в одно- и трёхфазных сетях промышленной частоты. К этой же категории относятся варметры — приборы для определения реактивной мощности. Аналоговые измерители представлены моделями Д5071, Д8002, Ц301. Цифровые совмещают возможности фиксирования не только составляющей Wа, но и Wр. Итоговая величина выводится на табло и внешние устройства — принтер или электронные хранители информации. Приборы этого типа — ЩВ02, СР3010, MI2010А.Помимо помощи специальных приборов, мощность узнают посредством применения расчётной формулы: в разрыв одного из питающих проводов включают амперметр, определяют ток и напряжение сети. Перемножение величин даст искомый результат.
обозначение, в чем измеряется и какой её максимум
Электрическая мощность любого прибора — важный показатель, который позволяет определить возможность его работы в сетях абонента. Этот показатель применяется для расчета электрических схем и режима работы электроустановки, для обеспечения надежной работы электросетей. Чем мощность приемников будет большей, тем быстрее они выполнят нужную работу.
Что называется мощностью электрического тока
Мощность электрического тока (EP -electric power), потребляемая электрооборудованием, равна напряжению на нем, умноженному на ток, протекающий через него.
P = U*I
Данная формула показывает, в каких единицах измеряется электрическая мощность — это В⋅А.
Изменение токаФормулировка верна для сетей постоянного тока (DC — Direct Current), а в сетях переменного тока (AC -Alternating Current) ситуация более сложна для нагрузок, которые являются реактивными. Чтобы рассчитать истинную EP, потребляемую приемником, необходимо учитывать несинусоидальные формы величин, а также углы сдвига тока опережение/запаздывание, вызванных реактивными нагрузками от присутствия в сети индуктивности (L) и конденсаторов ©. В таком случае истинная EP, будет меньше, чем простое произведение: U*I.
Треугольник мощностиВажно! Определение такого показателя потребуется при выборе источников питания AC, проектировании проводки и защите электрических цепей. Это вызвано тем, что, хотя кажущаяся энергия больше, чем истинная потребляемая EP, протекающий через нагрузку ток становится большим. Под него необходимо будет выбрать размеры проводов и устройства защиты оборудования электросети.
Виды электрических мощностей
Существует энергия, генерируемая некоторыми механизмами для создания электромагнитного и электрического поля, которая им необходима для функционирования, — это реактивная составляющая нагрузки. С другой стороны, активная составляющая показывает способность агрегата преобразовать полученную энергию в механическую работу или тепло.
Этот полезный эффект называется активной мощностью и измеряется в кВтч.
Приемники, образованные чистыми резисторами: нагревательные приборы, лампы накаливания и другие, обладают исключительно этим типом нагрузки.
Обратите внимание! Коэффициент мощности относится к активному и кажущемуся энергопотреблению установки. Кажущаяся энергия в свою очередь зависит от активной и реактивной энергии. При одинаковом потреблении активной нагрузки, чем выше потребление реактивной составляющей, тем ниже коэффициент.
Синусоидальный токАктивная мощность
Активная — реальная или истинная мощность (Pa) выполняет фактическую работу в нагрузке и выражается в Вт.
Для однофазной цепи:
Pa = I*U* cosφ = UI PF
где:
- φ= фазовый угол;
- PF = cosφ -коэффициент нагрузки.
Трехфазная сеть:
Pa = 3* U* I* cosφ = 1,732 *U*I* PF
Реактивная мощность
Реактивная мощность (Pr) присутствует у электродвигателей, трансформаторов и устройств с реактивными сопротивлениями и индуктивностью. Эти устройства, как правило, индуктивные, поглощают энергию из сети, создавая магнитные поля, и возвращают ее, при смене направления синусоиды. При таком обмене энергией возникает дополнительное потребление, которое не способно быть использовано некоторыми приемниками. Этот вид называется реактивной энергией и измеряется в кВАр. Она вызывает перегрузку в линиях, трансформаторах и генераторах.
Для однофазной цепи:
Pr = U*I* sinφ
Реактивная мощностьТрехфазная сеть:
Pr = 3* U *I *sinφ
Во многих отношениях реактивную мощность можно рассматривать, как пену на бокале пива. Покупатель платит бармену за полный стакан пива, но выпивает только само пиво, которое всегда меньше.
Основным преимуществом использования распределения электроэнергии переменного тока является то, что уровень напряжения питания можно изменять с помощью трансформаторов, но не все электрооборудование потребляет реактивную мощность, которая занимает часть нагрузки на линиях электропередач.
В то время, как реальная или активная мощность — это энергия, подаваемая для работы двигателя, обогрева дома или освещения электрической лампочки, реактивная мощность обеспечивает важную функцию регулирования напряжения, помогая тем самым эффективно перемещать энергию через энергосистему по линиям электропередач.
Оборудование энергосистемы рассчитано на работу в пределах ± 5% от номинального напряжения. Колебания уровней напряжения приводят к неисправности различных приборов. Высокое напряжение повреждает изоляцию обмоток, в то время как низкое напряжение вызывает плохую работу различного оборудования, например, низкую освещенность шин или перегрев асинхронных двигателей.
Если потребляемая мощность больше, чем потребляемая с помощью передающих линий, ток, потребляемый от линий питания, увеличивается до такого высокого уровня, что вызывает резкое падение напряжения на стороне приемника. Если низкое напряжение будет продолжать падать — это приведет к отключению генераторирующих блоков, перегреву двигателей и выходу из строя другого оборудования.
Чтобы преодолеть это, реактивная мощность должна подаваться на нагрузку путем помещения реактивных катушек индуктивности или реакторов в линии электропередачи. Мощность этих реакторов зависит от количества видимой мощности, которая должна быть подана.
Полная мощность
Полная мощность — это энергия, подаваемая от поставщика в электросеть, для покрытия активной и реактивной составляющих.
Полная мощностьОна рассчитывается по формуле:
S = (Pa2 + Pr2 ) ½
Где: S — подача питания в цепь, В⋅А.
Кажущаяся EP будет измеряться в вольт-амперах (В⋅А) — напряжение системы, умноженное на текущий ток. Это комплексное значение, равное векторной сумме активной и реактивной энергии.
Однофазная сеть:
S = U*I
Где : U — электро потенциал, В.
Трехфазная сеть:
S = 3*U*I = 1732* U*I
Комплексная мощность
Взаимоотношения между тремя данными показателями легли в основу работы всего современного силового оборудования электрических сетей. Взаимосвязь между величинами выражается путем использования треугольника мощности. Применение векторов упрощает ряд математических операций. Преобразование комплексных чисел дает возможность установить размер комплексной мощности:
S=P+ jQ
Где: j — число, квадрат которого равен − 1 или мнимая единица.
Для примера можно проанализировать работу идеальной цепи из источника, создающего переменную ЭДС и имеющую общую нагрузку, в которой I и U, изменяются по синусоиде. В случае, когда потребление только резистивное/активное, I и U изменяют полярность синхронно, направление I не изменяет знак и всегда имеет положительное значение, в таком варианте потребляется нагрузка Pa.
В случае реактивной нагрузки — U и I имеют фазовый сдвиг на 90 градусов, а полезная энергия равна нулю. За 1/4 периода I создает реактивную нагрузку, а последующие 1/4 периода — возвращается. Когда схема состоит из параллельно включенных L и C, то, протекающие через них токи, имеют противоположные знаки. Поэтому C создает нагрузку Pr, а L гасит её.
Неактивная мощность
Неактивная или пассивная нагрузки образуется в AC-цепях. Она равняется квадратному корню из суммы (Pa2+Рr2), когда реактивная нагрузка отсутствует, то пассивная будет равна модулю |Pa|.
Присутствие нелинейных токовых искажений в сетях обусловлено несоблюдением направленности между U/I, инициированное нелинейностью сети, в частности, когда энергия обладает импульсной характеристикой. В случае нелинейных режимов возрастает полная EP. Такая нагрузка не считается активной, потребляя Pr и энергию иных токовых искажений. Она измеряется в единицах обычной мощности.
В чем измеряется электрическая мощность
Мощность — это энергия за единицу времени. Единица СИ для мощности — это ватт (Вт), который равен джоулю в секунду (Дж/с), при этом джоуль — единица СИ для энергии, а секунда — единица СИ для времени.
Единицы мощностиУмножение киловатта на час дает киловатт-час (кВт • ч), единицу, часто используемую электроэнергетическими компаниями для представления количества электрической энергии, произведенной или предоставленной потребителям. Аналогичным образом энергоемкость батарей нужно измерять в единицах ампер-часов (А-ч) или для переносных батарей в миллиамперах-часах (мА-ч).
В единицах СИ ватт имеет обозначение W. Имя сохранилось в знак признания Джеймса Уатта, который ввел термин «лошадиная сила» — старая единица мощности.
Единицы преобразования энергии:
- Лошадиные силы (HP) — 746 Вт;
- килоВатты (кВт) — 1×1000 Вт;
- мегаватты (МВт) −1×1000000 Вт;
- гигаватт (ГВт) — 1×1000000000 Вт.
Как определить максимальную мощность тока
Полезная мощность обладает наибольшим значением в случае, когда нагрузочное сопротивление — R равняется сопротивлению внутри источника — r.
R = r.
Pmax=E2 /4r
Где: E — электродвижущая сила (ЭДС) источника.
Можно рассчитать максимальную токовую нагрузку, которую будет использовать электрическое устройство, исходя из номинальной нагрузки и входного напряжения переменного тока. Номинальная энергонагрузка будет указана в технических характеристиках устройства, руководстве или на маркировке.
Так, например, если номинальное энергопотребление электрического устройства (P) составляет 12 Вт, максимальное потребление тока при различных напряжениях U= 120 В переменной сети будет:
I = 12/120 = 0,100 А или 100 мА
В переменной сети 220 В:
I = 12 / 220= 0,055A или 55 мА
Мощность электрооборудования
Во всех паспортных данных на электрооборудование указывают не только его активную нагрузку, но и коэффициент мощности, который является очень важным параметром, в сетях переменного тока AC и определяет, насколько эффективно электроэнергия используется нагрузкой.
Косинус фиЭто рациональное число от −1 до 1, и никогда не равняется единице. Коэффициент мощности системы зависит от типа нагрузки: C, L или R. Первые две отрицательно влияет на PF = cosφ системы. Его большое значение приводит к увеличению тока, потребляемого оборудованием.
PF определяется как отношение реальной активной нагрузки к полной. Его также можно определить, зная по косинусу фазового сдвига между U и I в AC-цепи. Улучшение PF направлено на оптимальное использование электроэнергии, сокращение на электроэнергию и снижение потерь в сетях. Силовые трансформаторы не зависят от коэффициента мощности. Если он близок к единице, для того же номинального значения КВА трансформатора, к нему может быть подключена большая нагрузка. Большинство силовых нагрузок являются индуктивными и заставляют ток отставать от напряжения.
Дополнительная информация! Чтобы преодолеть сдвиг, адаптировано несколько методов коррекции коэффициента PF, помогающих нейтрализовать этот запаздывающий разрыв. Наиболее распространенным методом коррекции коэффициента PF является использование статических конденсаторов параллельно нагрузке. Они подают опережающий ток в систему, тем самым сокращая отставание. Конденсаторные батареи подключены параллельно к индуктивным нагрузкам. Измерить PF можно фазометром — измерительный прибор, определяющий угол сдвига фаз.
Главными параметрами электроприборов считаются: U, I и P. Потребляемую мощность всех устройств абонента учитывают при расчете электропроводки жилого помещения. В противном случае, при включении в сеть большого количества устройств, наступит перегрузка сети. Электропроводка не выдержит ток от электротехнических агрегатов, что приведет к плавлению изоляции, короткого замыкания в сети и воспламенению проводов.
1. Любой потребитель электроэнергии
электрическая нагрузка
Любой приемник (потребитель) электрической энергии в электрической цепи 1)
[БЭС]
нагрузка
Устройство, потребляющее мощность
[СТ МЭК 50(151)-78]
EN
load (1), noun
device intended to absorb power supplied by another device or an electric power system
[IEV number 151-15-15]
FR
charge (1), f
dispositif destiné à absorber de la puissance fournie par un autre dispositif ou un réseau d’énergie électrique
[IEV number 151-15-15]
[Интент]
Термимн нагрузка удобно использовать как обощающее слово.
В приведенном ниже примере термин нагрузка удачно используется для перевода выражения any other appliance:
Make sure that the power supply and its frequency are adapted to the required electric current of operation, taking into account specific conditions of the location and the current required for any other appliance connected with the same circuit.
Ток, напряжение и частота источника питания должны соответствовать параметрам агрегата с учетом длины и способа прокладки питающей линии, а также с учетом другой нагрузки, подключенной к этой же питающей линии.
[Перевод Интент]
… подключенная к трансформатору нагрузка
[ГОСТ 12.2.007.4-75*]
Поскольку приемник электрической энергии это любой аппарат, агрегат, механизм, предназначенный для преобразования электрической энергии в другой вид энергии [ПУЭ], то термин нагрузка может характеризовать электроприемник с точки зрения тока, сопротивления или мощности.
2. Потребитель энергоэнергии, с точки зрения потребляемой мощности
нагрузка
Мощность, потребляемая устройством
[СТ МЭК 50(151)-78]
EN
load (2), noun
power absorbed by a load
[IEV number 151-15-16]
FR
charge (2), f
puissance absorbée par une charge
Source: 151-15-15
[IEV number 151-15-16]
При проектировании электроснабжения энергоемких предприятий следует предусматривать по согласованию с заказчиком и с энергоснабжающей организацией регулирование электрической нагрузки путем отключения или частичной разгрузки крупных электроприемников, допускающих без значительного экономического ущерба для технологического режима перерывы или ограничения в подаче электроэнергии.
[СН 174-75 Инструкция по проектированию электроснабжения промышленных предприятий]
В настоящее время характер коммунально-бытовой нагрузки кардинально изменился в результате широкого распространения новых типов электроприемников (микроволновых печей, кондиционеров, морозильников, люминесцентных светильников, стиральных и посудомоечных машин, персональных компьютеров и др.), потребляющих из питающей сети наряду с активной мощностью (АМ) также и значительную реактивную мощность (РМ).
ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ НАГРУЗКИ
4.1. Понятие электрической нагрузки
Электрическая нагрузка – это мощность, потребляемая электрической установкой в определенный момент времени. Если электрическая нагрузка рассматривается на присоединении электроприемника к электрической сети, то в этом случае речь идет об электрической энергии, потребляемой электроприемником как преобразователем её в другие виды энергии. Когда же рассматривается узел электрической сети, то речь идет об электрической энергии, передаваемой по её элементам. Следовательно, в данном случае электрическая нагрузка в каждый момент времени будет определяться мощностью определенного числа включенных в работу электроприемников, присоединенных к этому узлу электрической сети.
Электрическая нагрузка группы электроприемников P(t) является случайной величиной, как следствие случайной реализации электрифицированных технологических процессов, когда в каждый момент времени количество и мощность включенных в работу электроприемников случайны.
Для узлов электрической сети, начиная с ТП 10/0,4 кВ и выше (рис.2.3), можно считать, что электрическая нагрузка как случайная величина распределена по нормальному закону распределения вероятностей. Эта гипотеза базируется на центральной предельной теореме теории вероятностей, смысл которой заключается в следующем: если случайная величина является следствием большого количества слагаемых, каждое из которых случайно и слабо влияет на сумму, то нет основания отвергать гипотезу о распределении этой случайной величины по нормальному закону распределения вероятностей. Математически это можно представить в виде
i =1
где Рi – мощность отдельного электроприемника; Рt – значение электрической нагрузки узла электрической сети, к которому присоединено n электроприемников. И чем больше n, тем больше основание не отвергать гипотезу о распределении электрической нагрузки по нормальному закону распределения вероятностей. Данное обстоятельство позволяет моделировать электрическую нагрузку при решении определенных задач проектирования и управления электроэнергетическими объектами.
При указанном представлении электрической нагрузки как случайного явления, т.е. при фиксированном времени, она рассматривается как бы в «статике». Однако такой подход для решения задач по управлению электроэнергетическими объектами является явно недостаточным. Поэтому зачастую необходимо рассматривать электрическую нагрузку в «динамике», когда её характеристики как случайной величины изменяются во времени. При таком представлении электрическая нагрузка является случайным процессом и характер её поведения может быть описан теорией случайных процессов.
Случайным процессом называют такой процесс, конкретный вид которого в результате реализации заранее неизвестен. Электрическая нагрузка на практике, как случайный процесс, всегда имеет только одну (из бесчисленного множества возможных) реализацию, которая является следствием случайного функционирования электрифицированных технологических процессов. Эта реализация, очевидно, есть обычный (неслучайный) процесс, который может быть представлен графически
(рис.4.1).
При фиксированном времени t (то есть в сечении времени t) случайный процесс превращается в случайную величину, а его реализация в значение случайной величины P(t).
В ходе дальнейшего изложения электрическая нагрузка будет рассматриваться либо как случайный процесс, либо как случайная величина,
в зависимости от того, рассматривается ли она на всем диапазоне изменения времени t или при его фиксированном значении.
P
P(t)
Θ
Рис.4.1. Реализация электрической нагрузки
С обобщенной точки зрения электрическая нагрузка может быть представлена как результат электрифицированной жизнедеятельности человека в различных её сферах: в промышленности, в быту, в сельском хозяйстве и т.д. Поэтому характер изменения её во времени зависит от характера названной жизнедеятельности человека, на который оказывают влияние множество факторов, приводящих к тому, что электрическая нагрузка проявляет изменчивый характер во времени. Эта изменчивость формируется, в основном, под действием таких природных явлений как суточное и годовое вращение земли, сказывающееся в смене времени суток и года, а так же принятых человеком понятий рабочего и выходного дня. Однако указанная изменчивость поведения электрической нагрузки, как правило, проявляет определенные устойчивые закономерности, позволяющие создать и использовать методики для физико-математического
представления электрической нагрузки на стадиях проектирования и управления электроэнергетическими объектами.
4.2. Графики электрических нагрузок, их числовые характеристики
Как было определено выше – электрическая нагрузка является случайным процессом и графически может быть представлена в виде непрерывно изменяющейся реализации (рис.4.1). Для решения практических задач по управлению режимами работы электроэнергетических объектов такая форма представления информации об электрической нагрузке неприемлема, т.к. она не отражается в виде числовой последовательности и, следовательно, исключается возможность использования цифровых технических систем для обработки этой информации. Таким образом, исходя из этого, информацию об электрической нагрузке, представленную в виде реализации случайного процесса, необходимо преобразовать в числовую последовательность без потери информации о такой важной характеристике, как количестве электроэнергии, переданной по элементу электрической сети. Таким преобразованием является оценка средних значений электрической нагрузки на последовательных интервалах реализации Θ (рис.4.1, часто используют интервалы длиной 30 или 60 минут) одинаковой длины по выражению
| 1 t +Θ |
| |
PΘ = |
| ∫P(t)dt, t =1,2…n , | (4.2) |
Θ | |||
|
| t |
|
где n соответствует длине рассматриваемого интервала времени Т. Эта форма представления информации называется графиком электрической нагрузки и может быть определена для полного тока (I(t)), активной, реактивной и полной мощности (P(t), Q(t), S(t)).
Для решения некоторых практических задач часто используются следующие числовые характеристики графиков электрической нагрузки:
• Среднее значение на интервале Т
| 1 | n | 1 |
|
|
Icp = |
| ∑Ii = |
| ∑Irτr , | (4.3) |
| T | ||||
| n i =1 | r |
| ||
где n – число одинаковых интервалов осреднения (ступенек) на графике I(t); i – номер интервала осреднения на графике I(t); Ii – величина i-й ступеньки графика I(t); Ir – величина r-й ступеньки, когда интервалы осреднения различной длины, и в этом случае τr – длительность r-й ступеньки;
•Среднеквадратическое или эффективное значение нагрузки на интервале Т
Icк = Iэф = | 1 | n | 1 | ∑Ir2τr ; |
| ∑Ii2 = | T | ||
| n i =1 | r | ||
• Дисперсия нагрузки на интервале Т
|
| 1 | n | 1 |
|
DI = σI2 | = |
| ∑(Ii − Icp )2 = |
| ∑(Ii − Icp )2τr ; |
| T | ||||
|
| n i =1 | r | ||
• Коэффициент максимума нагрузки
Kmax = IImax ≥1;
ср
• Коэффициент формы графика
Kф = | Iск | ≥1; | |||
| |||||
| Iср |
| |||
• Коэффициент заполнения |
|
|
|
| |
Kзап = | Iср | ≤1; | |||
Imax | |||||
|
|
| |||
• Коэффициент равномерности
K p = | Imin | ≤1. |
| ||
| Imax | |
В частном случае, если It=const, |
|
|
Kmax =1, Kф =1, | Iэф = Icp = Imax = Imin . | |
(4.4)
(4.5)
(4.6)
(4.7)
(4.8)
(4.9)
Гармонические измерения в электрических сетях
Процедуры измерения гармоник
Гармонические измерения проводятся на промышленных или коммерческих объектах:
- Профилактически, чтобы получить общее представление о состоянии распределительной сети (отображение сети),
- В связи с корректирующими действиями для определения источника возмущения и определения решений, необходимых для его устранения,
- Чтобы проверить обоснованность решения (следующие изменения в распределительной сети, чтобы проверить снижение гармонических помех)
Гармонические показатели могут быть измерены:
- Эксперт присутствует на сайте в течение ограниченного периода времени (один день), давая точное, но ограниченное восприятие,
- Из-за контрольно-измерительных приборов, установленных и работающих в течение значительного периода времени (не менее одной недели), дающего надежный обзор ситуации,
- Или с помощью устройств, постоянно установленных в распределительной сети, что позволяет отслеживать качество электроэнергии.
Разовые или корректирующие действия
Этот вид действия выполняется в случае наблюдаемых помех, для которых предполагается наличие гармоник. Для определения источника помех проводятся измерения тока и напряжения:
- На уровне источника поставки,
- На шинах главного распределительного щита (или на шинах MV),
- На каждой исходящей цепи в главном распределительном щите (или на шинах среднего напряжения).
Для получения точных результатов необходимо знать точные рабочие условия установки и, в частности, состояние конденсаторных батарей (работает или нет, количество подключенных ступеней).
Результаты измерений помогут анализу с целью:
- Определите любое необходимое снижение мощности оборудования в установке, или
- Количественная оценка любых необходимых систем защиты от гармоник и фильтрации, которые должны быть установлены в распределительной сети, или
- Проверьте соответствие электроустановки действующим стандартам или утилитарным нормам (максимально допустимая гармоническая эмиссия).
Долгосрочные или профилактические действия
По ряду причин установка постоянных измерительных приборов в распределительной сети очень ценна.
- Присутствие эксперта на сайте ограничено во времени, и не всегда возможно наблюдать за всеми возможными ситуациями. Только несколько измерений в разных точках установки и в течение достаточно длительного периода (от одной недели до месяца) обеспечивают общее представление о работе и учитывают все ситуации, которые могут возникнуть в следующих случаях:
- Колебания в источнике питания,
- Вариации в работе установки,
- Добавление нового оборудования в установку.
- Измерительные приборы, установленные в распределительной сети, готовят и облегчают диагностику экспертов, тем самым сокращая количество и продолжительность их посещений.
- Постоянные измерительные приборы обнаруживают любые новые помехи, возникающие после установки нового оборудования, внедрения новых режимов работы или колебаний в сети электропитания.
- Для общей оценки состояния сети (профилактический анализ) этого избегают:
- Аренда измерительного оборудования,
- Зовет экспертов,
- Необходимость подключения и отключения измерительного оборудования.Для общей оценки состояния сети анализ на главных распределительных щитах низкого напряжения (MLVS) часто может выполняться входящим устройством и / или измерительными устройствами, оснащающими каждую исходящую цепь,
- Для корректирующих действий возможно:
- Определить условия эксплуатации на момент происшествия,
- Составьте карту распределительной сети и оцените внедренное решение.
Диагностика может быть улучшена путем использования дополнительного специального оборудования в случае конкретной проблемы.
Гармонические измерительные приборы
Измерительные приборы предоставляют мгновенную и усредненную информацию о гармониках. Мгновенные значения используются для анализа помех, связанных с гармониками. Средние значения используются для оценки качества электроэнергии.
Самые последние измерительные устройства разработаны в соответствии со стандартом МЭК 61000-4-7: «Электромагнитная совместимость (ЭМС). Часть 4-7. Методы испытаний и измерений. Общее руководство по измерениям и измерительным приборам гармоник и межгармоник для систем электропитания и подключенное к нему оборудование «.
Поставляемые значения включают в себя:
- Гармонический спектр токов и напряжений (амплитуды и проценты от основной),
- THD для тока и напряжения,
- Для конкретного анализа: фазовый угол между гармоническим напряжением и током того же порядка и фазовая гармоника по отношению к общему эталону (например, фундаментальному напряжению).
Средние значения являются показателями долгосрочного качества электроэнергии. Типичными и актуальными статистическими данными являются, например, измерения, усредненные по периодам 10 минут, в течение периодов наблюдения 1 неделя.
Для достижения целей качества электроэнергии 95% измеренных значений должны быть меньше указанных значений.
На рис. M10 приведено максимальное гармоническое напряжение для соответствия требованиям стандарта EN50160: «Характеристики напряжения электроэнергии, поставляемой в распределительных сетях общего пользования», для низкого и среднего напряжения.
Рис. M10 — Значения напряжений отдельных гармоник на клеммах питания для заказов до 25 в процентах от основного напряжения U 1
| Нечетная гармоника не кратно 3 | Нечетная гармоника кратно 3 | Четная гармоника | |||
|---|---|---|---|---|---|
| Заказ ч | Относительная амплитуда U ч :% | Заказ ч | Относительная амплитуда U ч :% | Заказ ч | Относительная амплитуда U ч :% |
| 5 | 6 | 3 | 5 | 2 | 2 |
| 7 | 5 | 9 | 1.5 | 4 | 1 |
| 11 | 3,5 | 15 | 0,5 | 6 … 24 | 0,5 |
| 13 | 3 | 21 | 0,5 | ||
| 17 | 2 | ||||
| 19 | 1,5 | ||||
| 23 | 1.5 | ||||
| 25 | 1,5 | ||||
Портативные инструменты
Традиционные методы наблюдения и измерения включают в себя:
Осциллограф
Первоначальное указание на искажение, влияющее на сигнал, может быть получено путем просмотра тока или напряжения на осциллографе.
Форма волны, когда она отклоняется от синусоидальной, четко указывает на наличие гармоник.Можно наблюдать пики тока и напряжения.
Обратите внимание, однако, что этот метод не обеспечивает точного количественного определения гармонических компонентов.
Цифровой анализатор
Только последние цифровые анализаторы могут определять значения всех упомянутых показателей с достаточной точностью.
Они используют цифровую технологию, в частности, высокопроизводительный алгоритм, называемый быстрым преобразованием Фурье (FFT). Сигналы тока или напряжения оцифровываются, и алгоритм применяется к данным относительно временных окон 10 (системы 50 Гц) или 12 периодов (для систем 60 Гц) рабочей частоты.
Амплитуда и фаза гармоник до 40-го или 50-го порядка рассчитываются в зависимости от класса измерения.
Обработка последовательных значений, рассчитанных с использованием БПФ (сглаживание, классификация, статистика), может выполняться измерительным устройством или внешним программным обеспечением.
Функции цифровых анализаторов
- Рассчитать значения индикаторов гармоник (коэффициент мощности, коэффициент амплитуды, амплитуда отдельной гармоники, THD)
- В многоканальных анализаторах обеспечивают практически в режиме реального времени одновременное спектральное разложение токов и напряжений.
- Выполнять различные дополнительные функции (исправления, статистическое обнаружение, управление измерениями, отображение, связь и т. Д.).)
- Хранение данных
Рис. M11 — Внедрение цифрового регистратора качества электроэнергии в шкафу
Фиксированные инструменты
Панель контрольно-измерительных приборов предоставляет непрерывную информацию менеджеру электроустановки. Данные могут быть доступны через специальные устройства контроля мощности или через цифровые расцепители автоматических выключателей.
Рис. M12 — Пример измерителя мощности и энергии
Рис. M13 — Пример электронных расцепителей автоматических выключателей, предоставляющих информацию, связанную с гармониками
Какие гармонические порядки должны контролироваться и смягчаться?
Наиболее значимыми порядками гармоник в трехфазных распределительных сетях являются нечетные порядки (3, 5, 7, 9, 11, 13….)
Тройные гармоники (порядка 3) присутствуют только в трехфазных четырехпроводных системах, когда однофазные нагрузки подключены между фазой и нейтралью.
Коммунальные предприятия в основном сосредоточены на низких гармонических порядках (5, 7, 11 и 13).
Вообще говоря, гармоническая обусловленность низших порядков (до 13) достаточна. Более полное кондиционирование учитывает гармонические порядки до 25.
Амплитуды гармоник обычно уменьшаются с увеличением частоты.Достаточно точные измерения получены путем измерения гармоник до порядка 30.
,Сегодня я начну объяснять Классификацию и типы электрических нагрузок, это объяснение будет для начинающих в области проектирования электрооборудования знать все типы электрических нагрузок и их общие характеристики. поэтому будут опубликованы другие подробные темы, но в курсах EE-2 «Базовый курс по электротехнике — уровень I» и EE-3 «Базовый курс по электротехнике — уровень II» для объяснения метода проектирования и расчетных расчетов для каждого электротехнического устройства нагрузить. Определение электрической нагрузки:
Электрическая нагрузка — это деталь или компонент в цепи, который преобразует электричество в свет, тепло или механическое движение. Примерами нагрузок являются лампочка, резистор или двигатель.
другое определение:
Если электрическая цепь имеет четко определенную выходную клемму, цепь, подключенная к этой клемме (или ее входному сопротивлению), является нагрузкой. (См. Рис.1)
| Рис.1 |
Классификация и типы электрических нагрузок:
Электрические нагрузки могут быть классифицированы на различные категории в зависимости от различных факторов следующим образом:1- в соответствии с нагрузкой Nature-1
- Резистивные электрические нагрузки.
- Емкостные электрические нагрузки.
- Индуктивные электрические нагрузки.
- Комбинированные электрические нагрузки.
2- в зависимости от нагрузки Nature-2
- Линейная электрическая нагрузка.
- Нелинейная электрическая нагрузка.
3- в соответствии с функцией нагрузки
- Световая нагрузка.
- Сосуды / Общие / Мелкая Бытовая техника Load.
- силовых нагрузок.
4- Согласно категории потребителей нагрузки
- Жилые электрические нагрузки (жилые нагрузки).
- Коммерческие электрические нагрузки.
- Промышленные электрические нагрузки.
- Муниципальные / правительственные электрические нагрузки (уличное освещение, электроэнергия, необходимая для целей водоснабжения и водоотведения, ирригационные и тяговые нагрузки).
5- Согласно группировке нагрузок
- Индивидуальные Нагрузки (Single Load).
- Центров Нагрузки (Площадь Нагрузки).
6- В соответствии с планированием нагрузки
- Существующие электрические нагрузки.
- Будущие электрические нагрузки (рост электрических нагрузок).
- Новые электрические нагрузки (дополнительные электрические нагрузки).
7- в зависимости от времени работы нагрузки
- Непрерывные электрические нагрузки.
- Непрерывные электрические нагрузки.
- Duty, прерывистые электрические нагрузки.
- Duty, Периодические электрические нагрузки.
- Duty, кратковременные электрические нагрузки.
- Duty, меняющиеся электрические нагрузки.
8- в зависимости от нагрузки
- Vital Электрические Нагрузки (Электрические Нагрузки Безопасности жизни).
- Основные электрические нагрузки (аварийные электрические нагрузки).
- Несущественные электрические нагрузки (обычные электрические нагрузки).
9- По распределению нагрузки / фазы
- Сбалансированные электрические нагрузки.
- Несбалансированные электрические нагрузки.
- Нейтральная нагрузка.
- Линия к нейтральной нагрузке.
10- По количеству фаз электрических нагрузок
- Однофазные электрические нагрузки.
- Трехфазные электрические нагрузки.
11- В соответствии с фактическим значением электрических нагрузок
- Фирменная табличка нагрузки.
- Полная загрузка.
- процентов от полной нагрузки.
- Без нагрузки (разомкнутая цепь).
- Электрические нагрузки в кВА.
- Электрические нагрузки в кВт.
- Электрические нагрузки в л.с.
13- В соответствии с разнесением электрических нагрузок (одновременная и неодновременная работа)
- Подключенная нагрузка.
- Требуемая нагрузка.
14- В соответствии с единицами электрической нагрузки Unity
- Электрическая нагрузка Unity
- в ВА / М2.
- Unity Electrical Load в ВА / Фт2.
- Электрическая нагрузка Unity в ВА / Линейный фут.
15- В соответствии с электрической нагрузкой Совпадение эксплуатации
- Несовпадающие электрические нагрузки.
- Совпадающие электрические нагрузки.
16- В соответствии с методом использования электрических нагрузок
- Фиксированные на месте нагрузки.
- Портативные грузы.
17- В соответствии с методом снижения нагрузки / контроля
- затемненная электрическая нагрузка.
- Сарай Электрическая Нагрузка.
- Смещенная электрическая нагрузка.
В следующей теме я объясню все эти типов электрических нагрузок .поэтому, пожалуйста, продолжайте.
,Тензодатчики используются для измерения веса. Они являются неотъемлемой частью нашей повседневной жизни. «В вашей машине или в супермаркете в супермаркете — везде встречаются тензодатчики», — говорит менеджер по продукции HBM Стефан Шмидт. Конечно, они обычно не сразу узнаваемы, потому что они скрыты во внутренней работе инструментов.
Тензодатчики обычно состоят из пружинного элемента, на котором установлены тензодатчики.Пружинный элемент обычно изготавливается из стали или алюминия. Это означает, что он очень прочный, но при этом минимально эластичный. Как следует из названия «пружинный элемент», сталь слегка деформируется под нагрузкой, но затем возвращается в исходное положение, эластично реагируя на каждую нагрузку. Эти чрезвычайно малые изменения могут быть получены с помощью тензодатчиков. Затем, наконец, деформация тензодатчика интерпретируется электроникой анализа для определения веса.
Чтобы понять этот последний момент, давайте рассмотрим тензометрические датчики более подробно: это электрические проводники, прочно прикрепленные к пленке в виде меандра.Когда этот фильм снят, он — и проводники — становятся длиннее. Когда это сокращено, это становится короче. Это приводит к изменению сопротивления в электрических проводниках. Деформация может быть определена на этой основе, так как сопротивление увеличивается с деформацией и уменьшается с сокращением.
Тензодатчики надежно прикреплены к пружинному элементу и поэтому подвергаются тем же движениям, что и его. Эти тензодатчики расположены в так называемой мостовой схеме, точнее, мостовой схеме Уитстона (см. Схему).Это означает, что четыре SG соединены «в кольцо», и измерительная сетка измеряемой силы выровнена соответственно.
Если объект помещен в тензодатчик или подвешен к нему, можно определить вес объекта. Предполагаемая нагрузка для тензодатчика всегда выравнивается в направлении центра земли, другими словами, в направлении силы тяжести. Только эта составляющая силы нагрузки должна быть получена. Это не относится к датчикам силы, которые схожи по конструкции, а также часто определяются как «датчики нагрузки»: они обычно предназначены для восприятия нагрузок, возникающих во всех направлениях.Направление гравитационной силы Земли не имеет отношения к тому, как они установлены.
Интернет вещей (IOT) и его приложения.
Что такое Интернет вещей (IOT) и его примеры и приложения. IOT) , чтобы стать революционной технологией в преобразовании многих областей современной жизни.
Хотя IOT был начат в контексте управления цепочками поставок, он превратился в широкий спектр приложений, таких как транспорт, коммунальные услуги, промышленная автоматизация, здравоохранение, строительство и домашняя автоматизация и т. Д.Интеллектуальное соединение с существующими сетями, хотя IOT приводит к повсеместной, компьютерной чувствительности информации без помощи человека. 
Что такое Интернет вещей (IOT)?
Interne of Things — это развивающаяся парадигма вещей, связанных с Интернетом, которая позволяет физическим объектам или вещам соединяться, взаимодействовать и общаться друг с другом, подобно тому, как люди общаются через Интернет в современной среде. Он соединяет системы, датчики и исполнительные устройства с широким Интернетом.
Применение IOT не ограничивается конкретными областями, а охватывает широкий спектр применений, таких как энергетические системы, дома, промышленность, города, логистика, здравоохранение, сельское хозяйство и так далее. 
Целью IOT является не только соединение таких вещей, как машины, устройства и устройства, но также позволяет вещам обмениваться данными, обмениваться контрольными данными и другой необходимой информацией при выполнении приложений для достижения цели машины.
Он состоит из устройств IOT, которые имеют уникальные идентификаторы и способны выполнять задачи дистанционного зондирования, мониторинга и управления.Эти устройства способны напрямую или косвенно взаимодействовать друг с другом, а также сбор данных осуществляется локально или удаленно с помощью централизованных приложений или облачных приложений. Эти устройства могут быть устройствами сбора данных, к которым подключены различные датчики, такие как температура, влажность, свет и т. Д., Или они могут быть устройствами управления данными, к которым подключены исполнительные механизмы, например реле.
Это глобальная сеть, в которой компьютеры, датчики и исполнительные механизмы связаны между собой через интернет-протоколы.Например, рассмотрим рисунок ниже, на котором компьютер связывается с устройством, состоящим из датчика, через Интернет. В таких случаях в качестве интернет-протокола используется протокол TCP / IP. 
Интернет вещей (IOT) также оказывает влияние на промышленный сектор, особенно для систем промышленной автоматизации, в которых интернет-инфраструктура обеспечивает широкий доступ к датчикам, элементам управления и исполнительным механизмам с целью повышения эффективности.
Промышленный Интернет вещей (IIOT) собирает данные с подключенных устройств (т.е.интеллектуальные подключенные устройства и машины) в поле или на заводе, а затем обрабатывает эти данные с использованием сложного программного обеспечения и сетевых инструментов. Весь IIOT требует набора аппаратных, программных, коммуникационных и сетевых технологий.
Приложения Интернета вещей
К 2020 году, согласно Gartner Inc., к Интернету вещей будет подключено 26 миллиардов устройств. Приложения IOT не ограничиваются какой-либо группой областей, но могут применяться к широкий спектр доменов, будь то отдельные, отрасли или инфраструктурыПродукты IOT классифицируются в зависимости от типа применения. Это могут быть умные носимые, умные города, умные дома, умные предприятия или интеллектуальные среды. Некоторые из областей применения IOT обсуждаются ниже.
Автоматизация домов и зданий
IOT-устройства используются для контроля и управления электронными, электрическими и механическими системами в домах и зданиях с целью повышения удобства и безопасности. Задачи IOT в этой области включают
- Интеллектуальное освещение путем адаптации условий окружающей среды на основе коммутации
- Веб-приложение и мобильные приложения с поддержкой беспроводного и подключенного к Интернету освещения
- Управление и контроль интеллектуальных приборов
- Системы обнаружения вторжений, системы сигнализации и системы наблюдения
- Системы безопасности, такие как обнаружение дыма и газа
- Управление домашними развлечениями, такими как видео, аудио и проекторы
Отрасли
IOT занимается оптимизацией в реальном времени сетей производства и цепочки поставок на производстве Промышленность объединяет в сеть датчики, исполнительные механизмы, системы управления и механизмы.В случае обрабатывающих отраслей он автоматизирует системы управления процессами, сервисные информационные системы и инструменты оператора с использованием цифровых контроллеров для достижения повышенной производительности и безопасной системы распределения.
Задачи промышленного Интернета вещей (IIOT):
- Мониторинг и контроль процессов в режиме реального времени
- Развертывание интеллектуальных машин, интеллектуальных датчиков и интеллектуальных контроллеров с использованием фирменных коммуникационных и интернет-технологий
- Максимальная безопасность , безопасность и надежность благодаря высокоточной автоматизации и управлению
Похожие сообщения: Что такое интеллектуальная сеть? Приложения Smart Grid
Энергия
Основная область, где IOT имеет дело с системами управления энергопотреблением, — это интеллектуальная сеть.IOT расширяет преимущества интеллектуальной сети за пределы автоматизации, распределения и мониторинга, выполняемых утилитами. Задача IOT в области электрической энергии включает
- Усовершенствованная измерительная инфраструктура (AMI)
- SCADA (диспетчерский контроль и сбор данных)
- Интеллектуальные инверторы
- Дистанционное управление работой энергопотребляющих устройств
Медицинская и Системы здравоохранения
Технология Интернета вещей обусловила определенную степень развития мобильных цифровых медицинских систем.Это позволило получить несколько физиологических параметров человеческого тела в медицинский сервисный центр через многопараметрическую сенсорную сеть. Задачи IOT в этой области включают
- Удаленный мониторинг работоспособности
- Системы оповещения о чрезвычайных ситуациях
- Носимые устройства IOT
- Остаток лекарств
- Мониторинг детей в реальном времени
Похожие сообщения: Что такое промышленная автоматизация | Типы промышленной автоматизации
Транспортировка
IOT может интегрировать управление, обработку информации и связь между различными транспортными системами, устанавливая взаимосвязь между водителями или пользователями и транспортными средствами.Задачи IOT на транспорте включают
- Интеллектуальное управление движением
- Автономная автономная навигация
- Внутренняя и внутритранспортная связь
- Автоматическая коробка передач для аварийно-спасательных работ
- Электронная система сбора оплаты
- Безопасность и помощь на дороге
- Интеллектуальная парковка
Похожие сообщения: Smart WiFi выключатель — строительство, установка и эксплуатация
Окружающая среда
IOT в области мониторинга окружающей среды состоит из различных датчиков параметров окружающей среды, таких как воздух, вода, почва и т. Д.с облачными приложениями, позволяющими эффективно осуществлять мониторинг погоды, загрязнение окружающей среды и системы раннего предупреждения (такие как пожар, землетрясение и цунами). Обязанности IOT в этой области включают
- Мониторинг облачной погоды
- Мониторинг шума и загрязнения воздуха
- Системы обнаружения пожаров
- Системы раннего оповещения о землетрясениях и цунами
- Мониторинг состояния почвы
Похожие сообщения:
Примеры Использование IOT в электроэнергетике
Оценка IOT в электроэнергетике изменила привычные методы работы.IOT расширил использование беспроводной технологии для соединения активов и инфраструктуры электроэнергетики с целью снижения энергопотребления и стоимости. Некоторые примеры использования IOT включают SCADA, интеллектуальный учет, автоматизацию зданий, интеллектуальную сеть и подключенное общественное освещение.
SCADA
SCADA является одной из основных областей применения IOT. SCADA позволяет осуществлять централизованный мониторинг и управление удаленными системами генерации и передачи.Он состоит из датчиков, исполнительных механизмов, контроллеров и устройств связи в удаленном полевом месте и центрального главного устройства с системами связи на стороне управления. Он собирает данные от датчиков в полевых условиях и обеспечивает интерфейс пользователя в ЧМИ на центральной станции. Кроме того, он хранит данные с меткой времени для последующего анализа.
IOT SCADA — это шаг вперед по сравнению с SCADA, который использовался с более ранних дней. Он обеспечивает получение сигнала в реальном времени и регистрацию данных через IOT-серверы и интернет-технологии.Он объединяет отдельные устройства, машины, датчики и другое электрическое оборудование с Интернетом, реализуя функции надзора и контроля.
Интеллектуальное измерение
Интеллектуальное измерение является важным элементом в реализации интеллектуальных сетей, поскольку они используют технологии Интернета вещей для преобразования традиционной энергетической инфраструктуры. Интеллектуальный учет с помощью IOT помогает снизить эксплуатационные расходы за счет дистанционного управления операциями измерения. Это также улучшает прогнозирование и уменьшает кражу энергии и потери.Эти счетчики просто собирают данные и отправляют их коммунальным предприятиям через высоконадежную коммуникационную инфраструктуру.
Автоматизация зданий
Решения на основе IOT обеспечивают эффективный способ контроля и управления зданиями для владельцев недвижимости, поскольку они соединяют системы освещения, лифты, системы охраны окружающей среды и другие электрические приборы с интернетом и коммуникационными технологиями. Он экономит энергопотребление за счет автоматического выключения света, когда помещения не заняты, а также за счет того, что не потребляет слишком много энергии от приборов.Устройства на базе IOT обеспечивают удаленный мониторинг и управление с помощью мобильных и веб-приложений для конечных пользователей или владельцев.
Подключенное общественное освещение
Это часть проекта в интеллектуальных городах, где беспроводные решения IOT развернуты для подключения источников света на основе IP. Это интеллектуальное общественное освещение использует интеллектуально подключенные уличные светодиодные светильники, которые централизованно управляются с пульта управления. Этот тип инфраструктуры также способствует динамической настройке освещения в зависимости от условий окружающей среды.Это резко приведет к снижению эксплуатационных расходов и энергопотребления. 
Smart Grid
Как уже говорилось выше, интеллектуальный счетчик является ключевой частью интеллектуальной сети, и миллионы интеллектуальных счетчиков уже подключены к сети. Интеллектуальная сеть лучше использует доступное энергоснабжение за счет оптимизации выработки и распределения электроэнергии в зависимости от нагрузки.
Сюда входят коммуникационные подстанции на базе Ethernet с интеллектуальными устройствами на каждой подстанции.Это позволяет автоматизировать подстанции, которые можно эффективно координировать для лучшего распределения электроэнергии, особенно в часы пик.
IOT в интеллектуальных энергосистемах определяет участки, в которых происходит недостаток мощности и избыточная мощность в определенный момент времени, и, соответственно, помогает генерирующим станциям подключаться к сети, чтобы заполнить пробел.
Благодаря использованию интеллектуальных счетчиков, подключенных к Интернету, для отдельных клиентов интеллектуальная сеть собирает текущие данные о нагрузке вместо исторических данных, а затем контролирует локальное производство и загрузку энергии.Это также может реализовать эффективный способ энергетических мер и выставления счетов потребителям.
Данные интеллектуального счетчика также можно использовать для улучшения в режиме реального времени определения местоположения и восстановления неисправности сетки. Еще одно преимущество интеллектуальной сети на основе IOT заключается в том, что она может планировать работу потребителей при высокой нагрузке на них, когда спрос на сеть низок.
Это что-то вроде IOT (Интернет вещей) и его применения в области электротехники.Надеюсь, что это информативно для читателей. Пожалуйста, не стесняйтесь поделиться своими мыслями об этой новой и развивающейся теме в разделе комментариев.
Похожие сообщения:
.