Низковольтные и высоковольтные линии тока. Напряжение высоковольтное

Низковольтная и высоковольтная передача - как до нас доходит электричесвто

Низковольтное и высоковольтное энергоснабжение — это два принципиально разных способа передачи электрического монстра. Но, как ложка хороша к обеду, также и напряжение желательно использовать по назначению. Начнём с того, что такое низковольтное напряжение. И наконец, я расскажу ответ на самый волнительный вопрос: какую дорогу и как проходит электрический монстр прежде чем попасть к нам домой? Но обо всем по порядку.

Итак, низковольтное напряжение — это то, что трещит в наших с вами розетках. Низковольтное напряжение очень полезно, так как даёт максимальную мощность при минимальных затратах на проводники. Чтобы передавать электричество напряжением 220 В и силой тока 16 А, достаточно двужильного провода сечением 1,5 – 2,5мм. Это общепринятый стандарт, под который делают все электроприборы на территории Европы и Азии. В Америке и Канаде стандарт напряжения — 110 В, там свои электроприборы, имеющие специальные вилки. Разница в напряжении в данном случае не так важна, ведь оба стандарта являются низковольтными. И оба достаточно опасны для человека, но удар электрическим током от розетки едва ли способен покалечить взрослого человека. Если только мы не говорим про продолжительный контакт с проводами, в этом случае последствия наверняка будут серьезнее. Так вот, если подвести черту под все, о чем мы только что говорили, получится, что такой ток не нуждается в дорогостоящем электропроводе, также он не требует специальных электроприборов и по сути своей практически безопасен. Он отлично подходит для жилых помещений, офисов и производств. Не стоит забывать, что для низковольтного напряжения значения обычно находятся между 12 В и 380 В, так что даже некоторые производства могут работать от низковольтной сети.

Высоковольтные линии электропередач — это специальные трассы для передачи электричества огромной мощности на длительные расстояния. Напряжение таких сетей колоссально и может варьироваться от 1 кВ до 1150 кВ. Но у такого способа есть плюсы. Он предполагает меньшее количество потерь, нежели низковольтное, при передаче электричества на большое расстояние. Эти потери могут быть связаны с огромным количеством факторов. Первый из них — это сопротивление, постоянная величина для каждого материала, которая измеряется в Омах. Все помнят законы Ома? Сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению. Исходя из этого, понятно, что много мощности теряется для преодоления сопротивления в проводнике. Также колоссальные потери происходят при создании электромагнитного поля вокруг проводника и его нагрев. К сожалению, это те потери, с которыми сложно бороться, но есть решение — многократно увеличить мощность передаваемого тока. Тогда в процентном соотношении потери в том же самом проводнике, будут в несколько раз меньше. Вот для этого и нужно высокое напряжение.

В завершении немного о том, как электрический монстр с электростанции попадает к нам домой. Представим, что мы берем электричество на теплоэлектростанции. Я вас могу шокировать, но пока электричество попадет в ваш дом с напряжением 220 В и 50 Гц, ему нужно пройти семь технологических этапов. Итак, первым этапом при движении электричества будет тепловая электростанция. С нее подается ток определенного напряжения — как правило, оно равно 12 кВ. С теплоэлектростанции электричество попадет на подстанцию с повышающими трансформаторами, которые повышают напряжение с 12кВ до 400 кВ. Таким образом мы преодолеваем максимальное количество потерь и получаем магистральную линию электропередач. Кстати, напряжение таких линий электропередач может быть колоссальным и достигать 1150 кВ киловольт или 1,15 МВ (мегавольта). Далее, как вы уже догадываетесь, магистральная линия электропередач заканчивается подстанцией, на которой стоит понижающий трансформатор, который возвращает напряжение 12 кВ. Зачем? Дело в том, что очень сложно до каждого поселка или деревни построить мощную ветку электроснабжения, а вот 12-киловаттную — пожалуйста. Движемся дальше, пункт шестой: снова понижающий трансформатор, после которого мы получаем электричество с уже знакомым напряжением в 220 В. Вот такой нелегкий путь, но он выходит намного дешевле при передаче тока на большие расстояния.

В следующей статье, мы расскажем про трансформаторы и их принцип действия.

fixup.ru

Высоковольтный делитель напряжений | Банк патентов

Изобретение относится к метрологии, в частности к средствам измерений высоких напряжений. Высоковольтный делитель напряжений содержит высоковольтный и заземленный электроды, закрепленные на торцах изоляционного цилиндра, и расположенные между ними последовательно соединенные R-C-r блоки, расположенные по цилиндрической винтовой линии, шаг которой равен s=(H×n)/N (где N - число R-C-r блоков в высоковольтном плече, Н - высота рабочего пространства высоковольтного плеча; n - число блоков в витке спирали). Также устройство содержит тарельчатые электроды с отверстиями в центрах, установленные по краям печатных плат и с зазорами между электродами и цилиндрическим корпусом t=0.8-1 мм. При этом соединение плат выполнено в виде прямой призмы, точки соединения расположены по краям платы и смещены относительно узкой стороны платы, принятой за базу, на (k-1)×(L/n)×tgα и k×(L/n)×tgα (где k - порядковый номер плат, выбираемый из ряда 1, 2, …, n, α - угол наклона оси блока к базе, L - длина периметра вписанного многоугольника с числом сторон n). Технический результат - расширение функциональных возможностей, уменьшение габаритов делителя и повышение устойчивости конструкции к внешним механическим воздействиям. 2 ил.

Настоящее изобретение относится к энергетике, в частности к средствам измерений высоких напряжений. Изобретение может найти применение в различных областях техники, где необходимо обеспечить контроль режимов работы высоковольтных цепей и измерять параметры высокого напряжения постоянного, переменного и импульсного токов.

Уровень техники

Известны высоковольтные делители напряжений, в которых высоковольтное плечо состоит из последовательно соединенных одинаковых блоков. В качестве блока может быть использован или резистор R, или конденсатор С, или сочетание резисторов и конденсаторов (Шваб А. Измерения на высоком напряжении. - М.: Энергоатомиздат, 1983, с.55-94, RU 2250471, 20.04.2005).

Недостатками конструкций, реализующих цепочечные схемы замещения высоковольтного плеча, является расположение блоков вдоль прямой линии, приводящее к снижению устойчивости делителя к внешним механическим воздействиям, возникновению неравномерности распределения электрического напряжения по высоте делителя, ограничивающее расширение рабочих диапазонов частот и напряжений делителя.

Известна конструкция высоковольтного делителя (АС 951432 17.10.80/15.08.82). Недостатками данного типа конструкции являются: наличие цангового разъема в электрической цепи, переходное сопротивление которого может меняться при механических воздействиях в вертикальном направлении, вызывая при этом изменение коэффициента передачи делителя и искрение в месте контакта, приводящее к появлению газообразных продуктов разложения, присутствие которых в жидком диэлектрике снижает его электрическую прочность; отсутствие установленных параллельно конденсаторам резисторов, что повышает нижнюю границу рабочего диапазона частот.

Известна конструкция высоковольтного делителя (US 4418314, 11.29.83). Недостатком данного технического решения являются: подвеска печатной платы на металлических проводниках, способствующая смещению собственного механического резонанса конструкции в область низких частот при увеличении габаритных размеров элементов конструкции, связанном с повышением номинального напряжения; газового диэлектрика, который не препятствует перемещению печатной платы в корпусе делителя при механических воздействиях, а также требует подбора и поддержание газового состава, давления газа при расширении диапазонов рабочих напряжений и частот.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому изобретению является делитель напряжения (SU 13256364, 23.07.87), содержащий изоляционное основание цилиндрической формы с изменяющимся поперечным сечением, высоковольтный и заземленный электроды, закрепленные на торцах основания, последовательно соединенные резистивные элементы с линейным распределением потенциала. Недостатками данной конструкции являются: отличие распределения электрического потенциала по цепи проводящих элементов от распределения потенциала по высоте основания, вызванное напряжением на резисторе плеча низкого напряжения; креплением цепи проводящих элементов к внутренней поверхности основания, что при малой толщине основания делает коэффициент передачи делителя зависимым от воздействия ударов.

Задачей, на решение которой направлено заявляемое изобретение, является уменьшение габаритных размеров, повышение устойчивости к внешним механическим воздействиям и расширение диапазонов рабочих частот и напряжений высоковольтного делителя напряжений.

Данная задача решается за счет того, что заявляемый высоковольтный делитель напряжений, содержащий высоковольтный и заземленный электроды, закрепленные на торцах изоляционного цилиндра, и расположенные между ними последовательно соединенные блоки собран так что:

- R-C-r блоки высоковольтного плеча расположены по цилиндрической винтовой линии, шаг которой равен s=(H×n)/N (где N - число R-C-r блоков в высоковольтном плече; Н - высота рабочего пространства высоковольтного плеча; n - число блоков в витке спирали), причем каждый i-блок находится над (i-n)-блоком (где i - номер блока), обеспечивающим необходимые габариты и высокий входной импеданс делителя при измерениях напряжений постоянного, переменного и импульсного токов;

- тарельчатые электроды с отверстиями в центрах электрода установлены по краям печатных плат и с зазором между электродом и цилиндрическим корпусом t=0.8-1 мм, обеспечивающими выравнивание электрического поля в торцах спирали;

- соединение плат в виде прямой призмы, контактируемые точки которых расположены по краям платы и смещены относительно узкой стороны платы, принятой за базу, на (k-1)×(L/n)×tgα и k×(L/n)×tgα (где k - порядковый номер плат, выбираемый из ряда 1, 2, …, n, α - угол наклона оси блока к базе, L -длина периметра вписанного многоугольника с числом сторон п), с шагом, равным шагу спирали, обеспечивающим уменьшение габаритных размеров делителя;

- внутреннее пространство цилиндрического корпуса, свободное от элементов конструкции, заполнено сыпучим диэлектриком с размером частиц (100-600) мкм, положение которого в корпусе фиксируется с помощью эпоксидного компаунда, обеспечивая необходимую электрическую прочность, защиту от разбрызгивания металла при возникновении дуговых разрядов и исключающим перемещение элементов конструкции при механических воздействиях на делитель.

Техническим результатом, обеспечиваемым приведенной совокупностью признаков, является устойчивость конструкции к внешним механическим воздействиям и возможность измерений высоких напряжений постоянного, переменного и импульсного токов.

На фиг.1 изображена конструкция высоковольтного плеча делителя напряжений.

На фиг.2 представлено графическое пояснение к конструкции высоковольтного делителя напряжений.

Высоковольтное плечо состоит из изоляционной цилиндрической оболочки 1, высоковольтного вывода 2, заземленного вывода 3, R-C-r блоков, установленных на печатных платах 4, соединенных между собой в точках, расположенных вдоль длинных сторон плат, так что при соединении плат в этих точках образуется цилиндрическая спиралеобразная цепь из блоков. Каждый блок содержит конденсатор С и, соединенный с ним последовательно, низкоомный демпфирующий резистор r, а также шунтирующий это соединение высокоомный резистор R. Возможно исполнение высоковольтного плеча, в котором используется цепь блоков, каждый из которых содержит конденсатор С и шунтирующий его высокоомный резистор R и, соединенный с ними последовательно, низкоомный демпфирующий резистор r. Цепь блоков одним концом подключена к высоковольтному электроду с помощью проводника 13 и винта 14, а другим - к центральному к болту 5 коаксиального вывода. Болт крепиться с помощью изоляционной втулки 6, изоляционной шайбы 7 и гайки 8 в отверстии в центре низковольтного электрода. К головке болта крепится металлический проводник, соединяющий высоковольтное плечо с блоком низковольтного плеча.

Платы с R-C-r блоками расположены между верхним 10 и нижним 9 тарельчатыми электродами, которые соединены с высоковольтным и заземленным электродами соответственно. Высота платы Н и диаметр корпуса определяют рабочий объем высоковольтного плеча делителя, в котором сконцентрированы электромагнитные процессы, происходящие в высоковольтном плече при преобразовании измерительного сигнала. Тарельчатые электроды выравнивают эквипотенциальные поверхности на концах плат, искажение которых создается выемками на высоковольтном и низковольтном электродах, а также технологическими пустотами внутри цилиндрической оболочки.

С целью исключения перемещения дополнительных электродов и узла печатных плат в процессе эксплуатации свободное пространство цилиндрического корпуса заполнено сыпучим диэлектриком 11 (например, кварцевый песок или мел), который препятствует возникновению электрической дуги между элементами делителя, разбрызгиванию расплавленного металла при разрушении элементов и фиксируется в корпусе делителя с помощью эпоксидного клея 12.

Делитель содержит высоковольтное плечо, состоящее из N соединенных последовательно R-C-r блоков. Блоки высоковольтного плеча расположены вдоль витков цилиндрической спирали, внутренний диаметр которой равен диаметру окружности, описанной вокруг равностороннего многоугольника, сторона которого равна длине проекции L/n блока на плоскость, перпендикулярную оси спирали, причем точки соединения блоков лежат на этой спирали. Расстояние между витками цилиндрической спирали определяется из формулы s=(H×L)/N.

Блоки установлены на платах, которые одновременно являются гранями прямой призмы высотой Н, а основанием - правильный многоугольник. Точки соединения блоков лежат в точках пересечения ребер (aa", bb", cc", dd") прямой призмы с витками спирали W. На плате точки соединения соответствуют отверстиям, расположенным по краям узкой стороны с шагом, равным шагу спирали и смещенным относительно узкой стороны, принятой за базу, на (k-1)×(L/n)×tgα и k×(L/n)×tgα (где k - порядковый номер плат, выбираемый из ряда 1, 2, …, n, α - угол наклона оси блока к базе).

Работает делитель напряжений следующим образом.

Измеряемое напряжение U1 прикладывается между высоковольтным и низковольтным электродами. В пассивной измерительной цепи, образованной высоковольтным (ВП) и низковольтным (НП) плечами, в точке соединения (болт 5) высоковольтного и низковольтного плеча появляется напряжение U2, пропорциональное по амплитуде входному напряжению и используемое для передачи, хранения и дальнейшей обработки измерительной информации. Значение коэффициента пропорциональности (деления) определяется соотношением значений элементов R-C-r блоков, а также взаимным расположением элементов конструкций высоковольтного плеча делителя в пространстве. При протекании тока между тарельчатыми электродами возникает электромагнитное поле, характеристики которого благодаря спиралеобразному размещению блоков, превышают характеристики электромагнитного поля окружающей среды, что делает делитель помехоустойчивым.

Формула изобретения

Высоковольтный делитель напряжений, содержащий высоковольтный и заземленный электроды, закрепленные на торцах изоляционного цилиндра, и расположенные между ними последовательно соединенные блоки, отличающийся тем, что:R-C-r блоки высоковольтного плеча расположены по цилиндрической винтовой линии, шаг которой равен s=(H×n)/N (где N - число R-C-r блоков в высоковольтном плече; Н - высота рабочего пространства высоковольтного плеча; n - число блоков в витке спирали), причем каждый i-блок находится над (i-n)-блоком (где i - номер блока), обеспечивающим необходимые габариты и высокий входной импеданс делителя при измерениях напряжений постоянного, переменного и импульсного токов;- тарельчатые электроды с отверстиями в центрах, установленные по краям печатных плат и с зазорами между электродами и цилиндрическим корпусом t=0.8-1 мм, обеспечивающими выравнивание электрического поля в торцах спирали;- соединение плат в виде прямой призмы, точки соединения которых расположены по краям платы и смещены относительно узкой стороны платы, принятой за базу, на (k-1)×(L/n)×tgα и k×(L/n)×tgα (где k - порядковый номер плат, выбираемый из ряда 1, 2, …, n, α - угол наклона оси блока к базе, L - длина периметра вписанного многоугольника с числом сторон n), с шагом, равным шагу спирали, обеспечивающим уменьшение габаритных размеров делителя;- внутреннее пространство цилиндрического корпуса, свободное от элементов конструкции, заполнено сыпучим диэлектриком с размером частиц (100-600) мкм, положение которого в корпусе фиксируется с помощью эпоксидного компаунда и который обеспечивает необходимую электрическую прочность, защиту от разбрызгивания металла при возникновении дуговых разрядов и исключает перемещение элементов конструкции при механических воздействиях на делитель.

bankpatentov.ru

КАК ПОЛУЧИТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

Генератор Маркса — довольно простая по принципу работы конструкция, позволяющая получать высокие — до мегавольта и выше — постоянные напряжения в импульсном режиме. Суть его работы такова: n (где n выбирается по желанию, обычные значения — от 5 до 20) ступеней конденсаторов соединены параллельно. Ступени соединены между собой одинаковыми высоковольтными конденсаторами, а между ступенями стоят разрядные промежутки, рассчитанные на напряжение ступени.

Принципиальная схема генератора

Мною использованные детали:

- Конденсаторы 10*470 пФ 30 кВ- Резисторы 19*1 МОм

Самая простейшая схема источника ВВ

Когда напряжение на конденсаторах вырастает до напряжения пробоя одного промежутка, они, промежутки, все одновременно пробиваются, и мы на микросекунды получаем последовательное соединение всех ступеней и соответствующее напряжение на выходе.

КАК ПОЛУЧИТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

В качестве разрядников применяют воздушные разрядники (например, с глушителями звука) на напряжение до 100 кВ и ток до 1000 кА, вакуумные разрядники, игнитроны, импульсные водородные тиратроны. Тиристоры в качестве коммутирующих элементов практически не применяются в связи с малыми значениями обратного напряжения и трудностями синхронизации их срабатывания в случае последовательного соединения.

генератор импульсного напряжения, ГИН

Генератор импульсов высокого напряжения (генератор импульсного напряжения, ГИН) Маркса используется в разнообразных исследованиях в науке, а также для решения разнообразных задач в технике.

КАК ПОЛУЧИТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ - искры и разряды

Например, генераторы Маркса применяются (начальное историческое применение) в ядерных и термоядерных исследованиях для ускорения различных элементарных частиц, создания ионных пучков, создания релятивистских электронных пучков для инициирования термоядерных реакций.

Видеодемонстрация работы генератора

В промышленности генераторы Маркса наряду с другими источниками импульсных напряжений и токов применяются в электрогидравлической обработке материалов, дроблении, бурении, уплотнении грунтов и бетонных смесей. Главное в работе генератора - правильно выставленные разрядники. С вами был Mikhal7.

Форум по схемам высоковольтных устройств

Обсудить статью КАК ПОЛУЧИТЬ ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ

radioskot.ru

ВЫСОКОВОЛЬТНЫЙ ДЕЛИТЕЛЬ НАПРЯЖЕНИЙ

Уровень техники

На фиг.1 изображена конструкция высоковольтного плеча делителя напряжений.

На фиг.2 представлено графическое пояснение к конструкции высоковольтного делителя напряжений.

Работает делитель напряжений следующим образом.

edrid.ru

Ассоциации к слову ВЫСОКОВОЛЬТНОЕ НАПРЯЖЕНИЕ (словарь ассоциаций русского языка)

все ассоциации мужские/женские

НЕТ АССОЦИАЦИЙ

Слово «высоковольтное напряжение» ассоциируется со словами:

Делаем Карту слов лучше вместе

Привет! Меня зовут Лампобот, я компьютерная программа, которая помогает делать Карту слов. Я отлично умею считать, но пока плохо понимаю как устроен ваш мир. Помоги мне разобраться!

Спасибо! Я стал чуточку лучше понимать физический мир.

Я уже понял, что баштан — это что-то материальное. А точнее?

Мужские ассоциации к слову «высоковольтное напряжение»:

НЕТ АССОЦИАЦИЙ

Женские ассоциации к слову «высоковольтное напряжение»:

НЕТ АССОЦИАЦИЙ

Нейтральные ассоциации к слову «высоковольтное напряжение»:

НЕТ АССОЦИАЦИЙ

Предложения со словом «высоковольтное напряжение»:

Пироп питает своего хозяина энергией, создаёт энергетический накал и высоковольтное напряжение.
На высоковольтных линиях напряжение достигает 10 кв, шутить с таким напряжением опасно.
Поступая на вход блока питания, переменное напряжение обрабатывается сетевым фильтром и высоковольтным выпрямителем.
(все предложения)

Оставить комментарий

Текст комментария:

kartaslov.ru

Высокое напряжение • ru.knowledgr.com

Термин высокое напряжение обычно означает электроэнергию в напряжениях достаточно высоко причинять вред живым существам. Оборудование и проводники, которые несут высокое напряжение, гарантируют особые требования техники безопасности и процедуры. В определенных отраслях промышленности высокое напряжение означает напряжение выше особого порога (см. ниже). Высокое напряжение используется в распределении электроэнергии, в электронно-лучевых трубках, чтобы произвести рентген и пучки частиц, продемонстрировать образование дуги, для воспламенения, в трубах фотомножителя, и в мощных электронных лампах усилителя и других промышленных и научных заявлениях.

Определение

Числовое определение высокого напряжения зависит от контекста. Двумя факторами, которые рассматривают в классификации напряжения как «высокое напряжение», является возможность порождения искры в воздухе и опасности удара током контактом или близостью. Определения могут относиться к напряжению между двумя проводниками системы, или между любым проводником и землей.

В разработке передачи электроэнергии высокое напряжение обычно считают любым напряжением приблизительно по 35 000 В. Это - классификация, основанная на дизайне аппарата и изоляции.

Международная Электротехническая Комиссия и ее национальные коллеги (IET, IEEE, VDE, и т.д.) определяют высокое напряжение как выше 1 000 В для переменного тока и по крайней мере 1 500 В для постоянного тока — и отличают его от низкого напряжения (50-1000-вольтовый AC или 120-1500-вольтовый DC) и дополнительное низкое напряжение (<50 V AC или <120 V DC) схемы. Это находится в контексте внутренней электропроводки и безопасности электрического аппарата.

В Соединенных Штатах National Electrical Code (NEC) 2011 года - стандарт, регулирующий большинство электрических установок. Нет никаких определений, касающихся высокого напряжения. NEC® покрывает напряжения 600 В и меньше и это более чем 600 В. National Electrical Manufacturer's Association (NEMA) определяет высокое напряжение как более чем 100 кВ к 230 кВ. БАКАЛАВР НАУК британского стандарта 7671:2008 определяет высокое напряжение как любую разность потенциалов между проводниками, которая выше, чем 1 000-вольтовый AC или 1 500-вольтовый DC без ряби или любая разность потенциалов между проводником и Землей, которая выше, чем 600-вольтовый AC или 900-вольтовый DC без ряби.

Электрикам можно только лицензировать для особых классов напряжения в некоторой юрисдикции. Например, электрическая лицензия на специализированную подторговлю, такую как установка систем HVAC, систем пожарной тревоги, системы кабельного телевидения могут быть уполномочены установить системы, возбужденные только до 30 В между проводниками, и не могут быть разрешены работать над схемами напряжения сети. Широкая публика может рассмотреть домашние схемы сети (100-250-вольтовый AC), которые несут самые высокие напряжения, с которыми они обычно сталкиваются, чтобы быть высоким напряжением.

Напряжения приблизительно по 50 В могут обычно заставлять опасные суммы тока течь через человека, который касается двух пунктов схемы — таким образом, стандарты безопасности, в целом, более строги вокруг таких схем.. Определение дополнительного высокого напряжения (EHV) снова зависит от контекста. В разработке передачи электроэнергии оборудование EHV несет больше чем 345 000 В между проводниками. В системах электроники электроснабжение, которое обеспечивает больше, чем 275 000 В, называют Электроснабжением EHV и часто используют в экспериментах в физике.

Ускоряющееся напряжение для телевизионной электронно-лучевой трубки может быть описано как дополнительное высокое напряжение или дополнительно-высокая напряженность (EHT), по сравнению с другими поставками напряжения в пределах оборудования. Этот тип поставки располагается от >5 kV приблизительно к 50 кВ.

В цифровой электронике логическое высокое напряжение - то, которое представляет логику 1. Это, как правило, представляется напряжением выше, чем соответствующий диапазон для логики 0, но различие может быть меньше чем В для некоторых систем логических элементов. Более старые системы, такие как TTL использовали 5 В, более новые компьютеры, как правило, используют 3,3 В (LV-TTL) или даже 1,8 В.

В Автомобильной разработке высокое напряжение определено как напряжение в диапазоне 30-1000 В или 60-1500 В

Безопасность

Напряжения, больше, чем 50 В, примененных через сухую несломанную человеческую кожу, могут вызвать сердечное приобретение волокнистой структуры, если они производят электрические токи в тканях тела, которые, оказывается, проходят через область грудной клетки. Напряжение, в котором есть опасность смерти от электрического тока, зависит от электрической проводимости сухой человеческой кожи. Живущая человеческая ткань может быть защищена от повреждения особенностями изолирования сухой кожи приблизительно до 50 В. Если та же самая кожа становится влажной, если есть раны, или если напряжение применено к электродам, которые проникают через кожу, то даже источники напряжения ниже 40 В могут быть летальными.

Случайный контакт с высоким напряжением, поставляющим достаточную энергию, может привести к тяжелой травме или смерти. Это может произойти, поскольку тело человека обеспечивает путь для электрического тока, вызывая повреждение ткани и сердечную недостаточность. Другие раны могут включать ожоги от дуги, произведенной случайным контактом. Эти ожоги могут быть особенно опасными, если воздушные трассы жертвы затронуты. Повреждения могут также быть получены в результате физических сил, испытанных людьми, которые падают от большой высоты или брошены значительное расстояние.

Низкоэнергетическое воздействие высокого напряжения может быть безопасным, таким как искра, произведенная в сухом климате, касаясь ручки двери после ходьбы через покрытый коврами пол. Напряжение может быть в тысячивольтовом диапазоне, но ток (темп передачи обвинения) низкий.

Оборудование для обеспечения безопасности, используемое электрическими рабочими, включает изолированные резиновые перчатки и циновки. Они защищают пользователя от удара током. Оборудование для обеспечения безопасности проверено регулярно, чтобы гарантировать, что оно все еще защищает пользователя. Испытательные инструкции варьируются согласно стране. Тестирование компаний может проверить в выше на 300 000 В и предложить услуги от тестирования перчатки до Поднятой Рабочей Платформы или тестирования Грузовика EWP.

Искры в воздухе

Диэлектрическая электрическая прочность сухого воздуха, при Стандартной Температуре и Давлении (STP), между сферическими электродами составляет приблизительно 33 кВ/см. Это только как грубый гид, так как фактическое напряжение пробоя очень зависит от формы электрода и размера. Сильные электрические поля (от высоких напряжений относился к мелким или резким проводникам) часто производят фиолетовые выбросы короны в воздухе, а также видимые искры. Напряжения ниже приблизительно 500-700 В не могут произвести легко видимые искры или жары в воздухе при атмосферном давлении, таким образом, по этому правилу эти напряжения «низкие». Однако при условиях низкого атмосферного давления (такой как в высотном самолете), или в среде благородного газа, таких как аргон или неон, искры появляются в намного более низких напряжениях. 500 - 700 В не фиксированный минимум для производства расстройства искры, но это - эмпирическое правило. Для воздуха в STP минимум sparkover напряжение составляет приблизительно 327 В, как отмечено Фридрихом Пашеном.

В то время как более низкие напряжения, в целом, не подскакивают промежуток, который присутствует, прежде чем напряжение применено, прерывание существующего электрического тока часто производит низковольтную искру или дугу. Поскольку контакты отделены, несколько маленьких точек контакта становятся последним, чтобы отделиться. Ток становится сжатым к этим небольшим горячим точкам, заставляя их стать сверкающим, так, чтобы они испустили электроны (через термоэлектронную эмиссию). Даже маленькая 9-вольтовая батарея может вспыхнуть заметно этим механизмом в затемненной комнате. Ионизированный воздух и металлический пар (от контактов) формируют плазму, которая временно устраняет расширяющийся разрыв. Если электроснабжение и груз позволяют достаточному току течь, самоподдерживающаяся дуга может сформироваться. После того, как сформированный, дуга может быть расширена на значительную длину прежде, чем разомкнуть цепь. Попытка открыть индуктивную схему часто формирует дугу, так как индуктивность обеспечивает высоковольтный пульс каждый раз, когда ток прерван. Системы AC делают поддержанное образование дуги несколько менее вероятно, так как ток возвращается к нолю дважды за цикл. Дуга погашена каждый раз, когда ток проходит нулевое пересечение и должен повторно загореться в течение следующего полупериода, чтобы поддержать дугу.

В отличие от омического проводника, уменьшается сопротивление дуги, когда ток увеличивается. Это делает неумышленные дуги в электрическом аппарате опасными с тех пор, даже маленькая дуга может стать достаточно большой, чтобы повредить оборудование и огни начала, если достаточный ток доступен. Преднамеренно произведенные дуги, такой, как используется в освещении или сварке, требуют, чтобы некоторый элемент в схеме стабилизировал особенности тока/напряжения дуги.

Электростатические устройства, естественное статическое электричество и подобные явления

Высокое напряжение не обязательно опасно, если оно не может поставить существенный ток. Общие статические электрические искры, замеченные при условиях низкой влажности всегда, включают напряжение много больше 700 В. Например, искры к автомобильным дверям зимой могут включить напряжения целых 20 000 В. Кроме того, демонстрационные устройства физики, такие как генераторы Ван де Грааффа и машины Вимшерста могут произвести напряжения приближающийся один миллион В, все же в худшем случае они поставляют краткое жало. Это вызвано тем, что число включенных электронов не высоко. У этих устройств есть ограниченная сумма сохраненной энергии, таким образом, произведенный ток низкий и обычно в течение короткого времени. Во время выброса эти машины применяют высокое напряжение к телу в течение только одной миллионной секунды или меньше. Таким образом, ток низкой силы тока применен в течение очень короткого времени, и число включенных электронов очень маленькое.

Выброс может включить чрезвычайно высокое напряжение за очень короткие периоды, но, чтобы произвести сердечное приобретение волокнистой структуры, поставка электроэнергии должна произвести значительный ток (сила тока) в сердечной мышце, продолжающейся для многих миллисекунд, и должна внести полную энергию в диапазоне, по крайней мере, millijoules или выше. Ток относительно высокой силы тока в чем-то большем чем приблизительно пятьдесят В может поэтому быть с медицинской точки зрения значительным и потенциально фатальным.

Катушки тесла не электростатические машины и могут произвести значительный ток для длительного интервала. Хотя их появление в операции подобно высокому напряжению статические устройства электричества, ток, поставляемый человеческому телу, будет относительно постоянным, пока контакт сохраняется, и напряжение будет намного выше, чем напряжение пробоя человеческой кожи. Используемый правильно, продукция катушки Тесла надлежащего дизайна может иметь полезные терапевтические эффекты. Используемый неправильно, продукция может быть опасной или даже фатальной.

Линии электропередачи

Электрическая передача и линии распределения для электроэнергии всегда используют напряжения значительно выше, чем 50 В, таким образом свяжитесь с или близко приблизьтесь к подаркам проводников линии к опасности смерти от электрического тока. Контакт с верхними проводами - частая причина раны или смерти. Металлические лестницы, сельскохозяйственное оборудование, мачты лодки, строительное оборудование, воздушные антенны и подобные объекты часто вовлекаются в фатальный контакт с верхними проводами. Рытье в похороненный кабель может также быть опасно для рабочих на месте раскопок. Рытье оборудования (или ручные инструменты или машина, которую ведут), который связывается с похороненным кабелем, может возбудить трубопровод или землю в области, приводящей к смерти от электрического тока соседних рабочих. Ошибка в высоковольтной линии передачи или подстанции может привести к токам высокого напряжения, текущим вдоль поверхности земли, произведя земное повышение потенциала, которое также представляет опасность удара током.

Посторонние люди, поднимающиеся на опорах власти или электрическом аппарате, являются также часто жертвами смерти от электрического тока. В очень высоких напряжениях передачи даже близкий подход может быть опасным, так как высокое напряжение может вспыхнуть через значительный воздушный зазор.

Для линий передачи высоковольтного и дополнительного высокого напряжения, специально обученное использование персонала «живая линия» методы, чтобы позволить практический контакт с энергичным оборудованием. В этом случае рабочий электрически связан с высоковольтной линией, но полностью изолирован от земли так, чтобы он был в том же самом электрическом потенциале как та из линии. Так как обучение таким операциям долго, и все еще представляет опасность для персонала, только очень важные линии передачи подвергаются обслуживанию, в то время как живой. Вне этих должным образом спроектированных ситуаций изоляция от земли не гарантирует, что никакие электрические токи к земле — как основание или образование дуги, чтобы основать не могут произойти неожиданными способами, и высокочастотный ток может сжечь даже беспочвенного человека. Касание передающей антенны опасно поэтому, и высокочастотная Катушка Тесла может выдержать искру только с одной конечной точкой.

Защитное снаряжение на высоковольтных линиях передачи обычно предотвращает формирование нежелательной дуги или гарантирует, что подавлено в пределах десятков миллисекунд. Электрический аппарат, который прерывает высоковольтные схемы, разработан, чтобы безопасно направить получающуюся дугу так, чтобы это рассеяло без повреждения. Выключатели высокого напряжения часто используют взрыв воздуха высокого давления, специального диэлектрического газа (такого как SF под давлением), или погружение в минеральном масле, чтобы подавить дугу, когда цепь высокого напряжения разомкнута.

Опасность вспышки дуги

В зависимости от предполагаемого тока короткого замыкания, доступного в очереди распределительного устройства, опасность представлена обслуживанию и операционному персоналу из-за возможности электрической дуги высокой интенсивности. Максимальная температура дуги может превысить 10,000 kelvin и сияющую высокую температуру, расширив горячий воздух, и взрывчатое испарение металлического и изоляционного материала может вызвать тяжелую травму незащищенным рабочим. Такие очереди распределительного устройства и высокоэнергетические источники дуги обычно присутствуют в сервисных подстанциях электроэнергии и электростанциях, промышленных предприятиях и больших коммерческих зданиях. В Соединенных Штатах, Национальной Ассоциации Противопожарной защиты, издал стандарт директивы NFPA 70E для оценки и вычисления опасности вспышки дуги, и обеспечивает стандарты для защитной одежды, требуемой для электрических рабочих, подвергнутых таким опасностям на рабочем месте.

Опасность взрыва

Даже напряжения, недостаточные, чтобы сломать воздух, могут быть связаны с достаточным количеством энергии зажечь атмосферы, содержащие легковоспламеняющиеся газы или пары или приостановленную пыль. Например, водородный газ, природный газ или пар бензина/бензина, смешанный с воздухом, могут быть зажжены искрами, произведенными электрическим аппаратом. Примеры производственных объектов с опасными зонами - нефтехимические очистительные заводы, химические заводы, элеваторы и угольные шахты.

Меры, принятые, чтобы предотвратить такие взрывы, включают:

Внутренняя безопасность при помощи аппарата, разработанного, чтобы не накопить достаточно сохраненной электроэнергии вызвать взрыв
Увеличенная безопасность, которая относится к устройствам, используя меры, такие как масляные вложения, чтобы предотвратить искры
Взрывобезопасные (огнестойкие) вложения, которые разработаны так, чтобы взрыв в пределах вложения не мог избежать и зажечь окружающую взрывчатую атмосферу (это обозначение не подразумевает, что аппарат может пережить внутренний или внешний взрыв)

В последние годы стандарты для защиты опасности взрыва стали более однородными между европейской и североамериканской практикой. «Зональная» система классификации теперь используется в измененной форме в американском Национальном Электрическом Кодексе и в канадском Электрическом Кодексе. Внутренний аппарат безопасности теперь одобрен для использования в североамериканских заявлениях, хотя взрывобезопасные (огнестойкие) вложения, используемые в Северной Америке, все еще необычны в Европе.

Токсичные газы

Электрические выбросы, включая частичный выброс и корону, могут произвести небольшие количества токсичных газов, которые в ограниченном пространстве могут быть серьезной опасностью для здоровья. Эти газы включают озон и различные окиси азота.

Молния

Искры самого большого масштаба - произведенные естественно молнией. Средний болт отрицательной молнии несет ток 30 - 50 kiloamperes, передает обвинение 5 кулонов и рассеивает 500 мегаджоулей энергии (120-килограммовый эквивалентный TNT, или достаточно осветить лампочку на 100 ватт в течение приблизительно 2 месяцев). Однако средний болт положительной молнии (от вершины грозы) может нести ток 300 - 500 kiloamperes, передать обвинение до 300 кулонов, иметь разность потенциалов до 1 gigavolt (миллиард В) и может рассеять 300 ГДж энергии (72-тонный TNT или достаточно энергии осветить лампочку на 100 ватт в течение максимум 95 лет). Отрицательная забастовка молнии, как правило, длится в течение только десятков микросекунд, но многократные забастовки распространены. Положительный удар молнии, как правило - единственное событие. Однако больший максимальный ток может течь для сотен миллисекунд, делая его значительно более горячим и более опасным, чем отрицательная молния.

Опасности из-за молнии, очевидно, включают прямую забастовку на людях или собственности. Однако молния может также создать опасные градиенты напряжения в земле, а также электромагнитный пульс, и может зарядить расширенные металлические объекты, такие как телефонные кабели, заборы и трубопроводы к опасным напряжениям, которые можно нести много миль от места забастовки. Хотя многие из этих объектов обычно не проводящее, очень высокое напряжение, может вызвать электрическое расстройство таких изоляторов, заставив их действовать как проводники. Эти переданные потенциалы опасны для людей, домашнего скота и электронного аппарата. Забастовки молнии также начинают огни и взрывы, которые приводят к смертельным случаям, ранам и материальному ущербу. Например, каждый год в Северной Америке, тысячи лесных пожаров начаты забастовками молнии.

Меры, чтобы управлять молнией могут смягчить опасность; они включают молниеотводы, ограждая провода, и сцепляясь электрических и структурных частей зданий, чтобы сформировать непрерывное вложение.

Высоковольтные выбросы молнии в атмосфере Юпитера, как думают, являются источником сильных радиоизлучений планеты.

См. также

Емкостный трансформатор напряжения

Зарядка станции

Электротехника

Высоковольтный постоянный ток

Низкое напряжение

Катушка тесла

Промежуток искры

Разработка высокого напряжения - Dr M S Naidu & Dr V Kamaraju, издатель: McGraw-Hill

Внешние ссылки

NFPA 70E: электробезопасность на рабочем месте, США

Майк Холт NEC в США

Руководство электробезопасности Министерства энергетики США

Глоссарий высокого напряжения

Тестирование безопасности Высокого напряжения максимум в 300,000 В

Видео тестирования безопасности HV

ru.knowledgr.com

Особенность выпрямления высоковольтного напряжения

В замечательных паспортных характеристиках лампы типа 6528 обязательно должна быть своя «ахиллесова пята». Для предотвращения разрушения поверхностного слоя катода производители специально оговорили в документации, что катоду требуется предварительное время прогрева в течение 30 с, перед тем как может быть подано высокое напряжение. Такие требования встречаются довольно часто при использовании более-менее мощных ламп. Для такого положения дел могло бы оказаться превосходным использование лампового выпрямителя. В рассматриваемой схеме необходим ток силой 120 мА (с небольшим запасом для предусилительного каскада, возможно, около 10 мА) и высоковольтное напряжение, не превышающее 300 В, поэтому наиболее подходящим для выпрямителя кажется использование лампы-кенотрона EZ81.

Однако на практике обычные ламповые выпрямители начинают пропускать ток спустя примерно 10 с после подачи напряжения, следовательно, необходима дополнительная задержка, которая может быть обеспечена тепловым реле задержки. Тепловое реле задержки похоже на обычную лампу и состоит из подогревателя и биметаллической пластины, размещенных в стеклянном вакуумном баллоне. Биметаллическая пластина состоит из двух скрепленных вместе полосок разнородных металлов, имеющих различные коэффициенты температурного расширения. При нагревании полосы начинают изгибаться, на подвижном конце пластины имеется контакт, замыкающий электрическую цепь. В вакуумированной колбе потери на образование электрической дуги при замыкании-размыкании контактов отсутствуют, поэтому потери на работу такого реле определяются, в основном, удельной теплоемкостью материалов биметаллической пластины и ее массой. Время задержки срабатывания теплового реле может быть увеличено почти до трехкратного значения, указанного в паспорте, снижением напряжения подогревателя биметаллической пластины.

Если контакты реле задержки включены в цепь источника питания подогревателя лампового выпрямительного кенотрона, то время задержки теплового реле прибавляется ко времени задержки начала работы самого кенотрона и высоковольтное напряжение начнет постепенно повышаться спустя примерно 5 с после истечения времени задержки, которое необходимо для нормальной работы выходной лампы. В других вариантах используется способность многих реле задержки переключать сетевое напряжение питания или высоковольтное напряжение, но для таких реле должна существовать незначительная разница между напряжением подогревателя биметаллической пластины и напряжением на подвижном контакте переключателя. К сожалению, автор не смог найти паспортные данные для теплового реле типа 6N045T, обнаруженного в своих старых запасах, однако по маркировке он установил, что напряжение подогревателя реле составляет 6,3 В, а реле способно обеспечить задержку в 45 с. Реле имело стеклянный корпус, выполненный на основе колбы для лампы с пуговичными выводами В9А, что позволяло без труда визуально определить назначение контактных выводов и затем произвести тестирование на основе сделанных ранее умозаключений. При напряжении питания 6,3 В подогреватель потреблял ток 300 мА, а контакты замыкались через 41 с.

При включении сетевого питания с силового трансформатора на ламповый выпрямитель одновременно подается как высоковольтное напряжение так и напряжение питания подогревателя, но так как подогреватель катода еще холодный, то катод подвергается вредному воздействию сильного поля, создаваемого анодным напряжением, что уменьшает его срок службы. Хотя размещение реле задержки в цепи подогревателя выпрямительной лампы обеспечивает ситуацию, при которой высоковольтное напряжение в цепях звукового канала медленно возрастает с нулевого значения, но это также означает, что всякий раз при включении усилителя выпрямительная лампа испытывает аналогичное вредное воздействие в течение дополнительных 45 с, что сокращает срок ее службы. Это является инженерным компромиссом: кенотрон типа EZ81 является менее дорогим жертвоприношением, чтобы обеспечить больший срок службы более дорогой лампы выходного каскада.

Высоковольтный силовой трансформатор

Чтобы обеспечить подачу высоковольтного напряжения 300 В в начало обмотки выходного трансформатора, был выбран ламповый выпрямитель, дополненный сглаживающим фильтром, содержащим дроссель. Следовательно, необходимо знать падение напряжение на резистивной составляющей сопротивления дросселя RDC В запасниках автора (а это большая часть целой комнаты) удалось обнаружить пару дросселей Pameko, имеющих индуктивность 15 Гн и рассчитанных на токи до 250 мА, значение сопротивления RDC которых составляло 136 Ом. Следовательно, падение напряжения на каждом дросселе при прохождении тока 130 мА составило бы 17 В. Это значение напряжения должно быть прибавлено к необходимому напряжению 300 В, что в сумме составит 317 В.

Вместо того, чтобы заниматься расчетами «с нуля», для определения необходимого значения напряжения на трансформаторе можно воспользоваться характеристиками изменения напряжения стабилизации на дросселе, приводимыми производителями выпрямителей. Интерполяция зависимостей, приводимых для выпрямителя Milliard на кенотроне EZ81, дает примерную величину среднеквадратического значения напряжения 375 В, которое соответствует требуемому значению постоянного напряжения 317 В.

Тщательный поиск в запасниках позволил обнаружить большой трансформатор с U-образным сердечником, имеющий пару обмоток на напряжения 375 В с выводом от средней точки и рассчитанных на токи 250 мА, а также многочисленные накальные обмотки на напряжения 6,3 В. Находка показалась идеальной, позволяющей осуществить сдвоенный вариант конструкции.

Применимость высоковольтного дросселя и проблемы сглаживания пульсаций

Так как номинальный ток дросселя составляет 250 мА, то он легко поддержит рассчитанное значение тока. Минимально необходимое значение тока составляет:

В итоге, всегда необходимо иметь достоверную информацию, оказался ли выбор имеющегося в наличии высоковольтного дросселя (например, как в данном примере с индуктивностью 15 Гн и рассчитанного на ток до 250 мА) оправданным и удовлетворяющим всем требованиям. Используя соотношения и считая, что используется напряжение промышленной частоты 50 Гц, можно рассчитать, величины протекающих через дроссель переменных составляющих тока:

Так как выходной каскад потребляет ток 120 мА, то это значение гораздо выше рассчитанного нижнего предельного значения.

Зная емкость сглаживающего конденсатора, можно оценить величину фона переменного тока, создаваемого высоковольтным выпрямителем. Автор проверил несколько полипропиленовых конденсаторов с емкостью 120 мкФ и рабочим напряжением 400 В из имеющихся в наличии. Расчет уровня фон дал следующее:

где величина индуктивности приведен в генри, а величина емкости — в микрофарадах.

Анодная нагрузка и эквивалентное сопротивление лампы rа образуют делитель напряжения, следовательно, напряжение пульсации на аноде составит:

Выходной трансформатор реагирует на переменное напряжение, приложенное к нему, в том числе и на напряжение пульсаций (фона) переменного тока. Следовательно, расчет дает величину напряжения фона, приложенного к выводам первичной обмотки выходного трансформатора: 56 мВ — 9,3 мВ = 47 мВ. При максимальной выходной мощности размах амплитуд выходного напряжения составляет 115 В среднеквадратического значения. Таким образом, 47 мВ соответствует уровню отношения сигнал/фон 68 дБ, что явно мало для громкоговорителя с высокой чувствительностью. Следовательно, необходима еще одна ступень (звено) фильтрования пульсаций.

Второе звено сглаживающего LC-фильтра, имеющего ослабление на частоте 100 Гц только 32 дБ, улучшит значение соотношения сигнал/фон до величины 100 дБ. 32 дБ соответствует сорокакратному отношению напряжений, поэтому делитель напряжений, образованный вторым LC фильтром, должен был бы иметь соотношение реактивных сопротивлений XL/XC ≈ 40. Если бы в наличии был еще один конденсатор с емкостью 120 мкФ, то с лихвой хватило бы дросселя с индуктивностью всего 1 Гн, рассчитанного на ток 130 мА.

Однако у автора не оказалось второй подходящей пары дросселей, и он понял, что конструкция усилителя становится все больше и тяжелее (даже по меркам ламповых усилителей). Хотя дополнительное увеличение массы вовсе не является привлекательной чертой любой разработки. Решить эту дилемму могло бы применение стабилизатора высоковольтного напряжения.

tubeamplifier-narod.ru