С понятием номинального напряжения сталкивался каждый пользователь электрических приборов, кто разглядывал прикреплённую небольшую табличку с характеристиками. Значительные отклонения от установленной нормы приведут к поломке изделия. Существуют стандартные величины обозначенных потенциалов для различных типов сетей <1000 вольт и больше, источников и преобразователей переменного и постоянного тока.
Виды напряжений
Одна из энергетических характеристик электрического поля – напряжение, равное отношению работы по переносу заряда в джоулях к его величине в кулонах. Другое название – разность потенциалов: имея 2 точки со значениями 5 и 10 Кл, можно определить взаимодействие между ними: 10-5=5 Дж/Кл, что равно 5 В.
Напряжение в электроустановках измеряют в вольтах. Если его рабочая величина не превышает 1000, напряжение считается низким. При более высоких значениях пользуются единицей измерения кВ. Для определения разности потенциалов применяют вольтметр. Вся энергосистема сформирована из трёхфазных сетей, где выделяют 2 вида напряжений:
линейное – между двумя жилами кабеля с потенциалом;- фазное проявляется при измерении потенциала провода, находящегося под током и нулевого – нейтрального.
Когда присоединение потребителей к сети совершается по схеме Δ (треугольник), величины обоих видов напряжений равны между собой. Если подключение осуществляется с использованием Y (звезды), числовое значение линейного больше фазного в √3 раз (1,732). Маркировку измеренного в трёхфазной сети напряжения принято записывать в виде дроби: 380/660 В, 220/380 В, 127/220 В, где верхняя цифра – фазная, нижняя – линейная величина.
Производители электротехнического оборудования обязательно указывают на приборе его основные параметры: мощность в ваттах, силу тока в амперах и номинальное напряжение – базисное из стандартизованного ряда потенциалов, определяющих уровень изоляции аппаратов и сети. В таблице приведены значения основного показателя низковольтной энергосистемы.
| Разновидность тока | Напряжение номинальное Uном энергосетей и электроприёмников | U ном для генераторов и преобразователей |
| ~ 1ф | 6, 12, 27, 40, 60, 110, 220 | 6, 12, 28, 42, 62, 115, 230 |
| То же, 3ф | 40, 60, 220, 380, 660 | 42, 62, 230, 400, 690 |
| CONST | 6, 12, 27, 48, 60, 110, 220, 440 | 6, 12, 28, 48, 62, 115, 230, 460 |
Uном для линий и энергосетей такое же, как у электроприёмников. Поставщики напряжения – это генераторы электростанций, преобразователи – вторичные обмотки трансформаторов.
Номиналы потенциала бытовой сети
Превышение или снижение в энергосистеме установленного норматива приводит к неправильной работе потребителей, поломке приборов. Особенно важно поддерживать необходимый уровень Uном в производственных схемах – здесь последствия бывают более тяжёлыми: вплоть до остановки технологического процесса. Бытовые приборы по степени восприимчивости к изменению номинала от более стойких к самым чувствительным разделяют на следующие группы:
Устройства с нагревательными элементами: калориферы, утюги и чайники. При избыточном напряжении лишняя мощность уходит в тепло, защищая прибор от поломки.- Аппараты с электроприводом в виде асинхронного двигателя: вентиляторы, кондиционеры, холодильники. Кратковременный перепад приведёт к сбою в работе техники, но длительное нарушение энергообеспечения вызовет пробой обмоток мотора и необходимость замены двигателя.
- Электронные устройства: телевизоры, ноутбуки и компьютеры. Любое отклонение питающей сети от нормы способно вывести приборы из строя, поэтому в их конструкции предусматривается защита. При кратковременных нарушениях предохранитель спасает, но длительное перенапряжение ведёт к потере дорогостоящей вещи.
- Приборы осветительные: лампы люминесцентные, накаливания, светодиодные. Энергосберегающие модели более требовательны к постоянству параметров сети.
Основные характеристики
Для защиты ответственных электрических цепей от неожиданностей применяют стабилизаторы напряжения. В зависимости от мощности, их используют в быту и на производстве. Номинальные значения потенциала для некоторых объектов приведены в таблице.
| Наименование конструкта | Характер токовой нагрузки | Uном в вольтах, если не отмечено другое |
| Кардиограмма | Импульсная | 1,0―2,0 мВ |
| Батарейка: -мизинчиковая, щелочной элемент | CONST | 1,5 |
| -тип Крона | 9,0 | |
| Антенна для телевизора | Высокочастотная | 1―100,0 мВ |
| Выпрямитель для ноутбука, автомобильный аккумулятор | CONST | 12,0 |
| Телефонная линия | ―″― | 60 |
| Разряд электрического: -ската | ―″― | 250 |
| -угря | 650 | |
| Троллейная система трамвая, троллейбуса | ―″― | 660 |
| Контактный рельс метрополитена | ―″― | 825 |
| Энергосеть: -Российской Федерации | ~ переменная | 220/380 |
| -Соединённых Штатов | 110/190 | |
| -Японии | 100/172 | |
| Электрифицированная железная дорога | ―″― | 25 кВ |
| То же | Постоянная | 3 кВ |
| Грозовое облако | ―″― | ≥10 гигавольт (1 млрд вольт) |
Стандартный ряд номинальных величин сети ≥1000 В: 3,0; 6,0; 10,0; 20,0; 35,0… Значительное превышение норматива называют перенапряжением.
Обозначенная напряжённость трансформатора
Transformare – превращать, преобразовывать. Это электрическое устройство с двумя или большим числом обмоток на магнитопроводе, предназначенное для трансформации тока или напряжения без изменения частоты. Различают следующие определения потенциалов в преобразовательном устройстве, называемом трансформатором:
номинальное первичное напряжение – на него рассчитана обмотка 1;- Uном вторичное – потенциал на зажимах обвивки 2, замеренный при холостом ходе преобразователя и стандартном значении на входящих клеммах;
- высшее U ном трансформатора – наибольшее из приведённых напряжений обмоток;
- низший номинальный потенциал, соответственно, меньший из показателей;
- среднее Uном – промежуточное между двумя предыдущими значениями.
В процессе эксплуатации иногда случается режим короткого замыкания (КЗ), когда одна из обмоток трансформатора оказывается внутренне соединённой, а вторая остаётся под напряжением. Если событие происходит во время работы при номинальном напряжении, в обвивках возникают токи КЗ, в 5―10 крат выше стандартных. Явление сопровождается значительным увеличением температуры обмоток, в них действуют большие механические нагрузки – ситуация становится аварийной.
Для предотвращения подобных обстоятельств и применяют защиту, срабатывающую за доли секунды. Номинальные линейные напряжения (кВ) высоковольтных трансформаторов приведены в таблице.
| Первая обмотка | 3,00; 3,15 | 6,00; 6,30 | 10,00; 10,50 | 20, 0; 21,0 | 35,0; 36,5 | 110; 115 | 158: 165 | 220; 230 | 330 | 500 |
| Вторая обвивка | 3,15; 3,3 | 6,30; 6,60 | 10,50; 11,00 | 21,0; 22,0 | 38,5 | 115; 121 | 158: 165 | 230; 242 | 330 | ― |
В целях уменьшения потерь в ЛЭП вторичные обмотки имеют Uном на 5―10% выше, чем в соответствующих линиях. Исключение – сети малой протяжённости, для них величины номинального напряжения устанавливают одинаковыми на питающее и потребляющее оборудование.
