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如果给一个电器断电极短的时间,电器会关闭吗?

2014-10-31科学

很好的一个问题。

在配电行业中,把系统出现短暂的低电压或者失压叫做电压凹陷。当出现电压凹陷时,电器会发生什么问题呢?

先看电机类,例如空调机组、冰箱等等。电压出现凹陷后,因为电机的转矩与电压的平方成正比,故可知电机的转矩会受到很大的影响。当电机的转速因为失压而下降到一定程度后,电压又恢复正常,于是电机的转速会迅速上升,这将给某些负荷带来巨大的机械冲击。

一般来说,250毫秒是一个关口。小于250毫秒的电压凹陷,电压恢复后可继续运行;对于大于250毫秒的电压凹陷,电压恢复后则不允许电机继续运行,必须停机后再起动。

我们来设想,在工业环境下有诸多电动机正在运行。若发生了较长时间的电压凹陷,这时会出现两种现象:

第一种现象:母线残压。

电压出现凹陷,由于电动机还在旋转,因此电机定子绕组会向系统母线回馈电流,而且此回馈电流的频率随着电机转速的降低,也逐步下降。

第二种现象:电压正常后的电机起动电流。

电压正常后所有的电机都同时起动或者加速,由于电机的起动电流远大于额定运行电流(大约4到8.4倍),电力变压器无法提供如此之大的能量,于是端电压大幅跌落,等效于扩大了影响面。

在供配电行业里,把配电系统出现的最大冲击电流称为尖峰电流

低压进线断路器必须确保在出现尖峰电流时,不会跳闸保护。

家用电器是否会出现尖峰电流?答案是否定的,因为家庭内部用电负载的数量很少,尖峰电流的强度和规模要小得多。

我们再来看看短路。短路的时长一般在数毫秒到数十毫秒,一级配电系统的电压基本不变,但二级和三级配电系统中发生短路时,将发生较大幅度的电跌落。居家配电属于三级配电系统

一级配电系统的电压U在短路瞬间基本不变,这是因为电源阻抗z小于系统短路阻抗Z的1/50,故U=E/(1+z/Z)=0.98E。

当二级和三极配电线路发生短路时,电源侧的断路器一般会在15到20毫秒内跳闸。这段时间,用电负荷事实上处于欠压运行状态,而电器的欠压保护一般要1秒后才动作,因而电器应当处于欠压运行状态;如果短路发生在电器的内部,则因为短路点发生强热和电弧。虽然电弧能够对电流起到限流作用,但仍将对电器产生强烈的内部烧蚀作用。此时电器应当已经停止工作

总之,电压凹陷不会影响到家用电器的工作,除非欠压或者失压时间过长,电器内部的欠压保护动作切断线路。

再看电机的起动情况:

设电机刚开始加载电源,而电机的转子还未旋转,这时流过电机的电流很大,大约为额定电流的14倍,我们把它称作起动冲击电流;当转子开始旋转后,电机的电流大约为4到8.4倍额定电流,我们把它称作起动电流;起动结束,当然电机电流也回归到额定电流。

当出现电压凹陷时,由于电机的转速与电压的平方成正比,故电机转子转速必然下降;当电压恢复后,电机电流陡然增大而产生冲击,包括对电源的冲击,以及对负荷的冲击。特别地,企业中大量的电机若在电压凹陷恢复后同时起动或者加速,则电源电压值有可能再次跌落。

由此可知,凡带有电机的电器,电压凹陷是会带来很大的影响的。这种电器包括空调、冰箱等等。

至于照明,我们现在已经不再使用白炽灯,而是使用荧光灯和LED灯具。电压凹陷对于灯具的影响不是太大,最多也只是略微暗淡一下,很快就恢复了。

灯具,尤其是可调光的灯具,是能产生三次谐波的。三次谐波的特点是三相电流之间的相位差为零,而基波三相电流之间的相位差为120度。因此在N线中,三次谐波的电流是以代数和的型式叠加,故N线电流很大,这也是GB50056【配电设计规范】中要求三次谐波含有率达到一定值的配电线路中N线必须与相线等截面的原因。对于三次谐波,我们可采取补偿电容加电抗的方法来抑制。由于此内容超过题主的讨论范畴,故忽略

提个问题:若系统中存在三次谐波,同时又出现了电压凹陷,这种现象对带有电机的电器会产生什么影响?