2.3. Длительные помехи в сети питания

Сформулируем определения ряда понятий, связанных с длительными помехами в сети питания.

Нормальное переменное напряжение — переменное напряжение, амплитуда которого в каждом полупериоде не выходит за предельно допустимые регламентированные верхнее UB и нижнее значения.

Провал — переходный процесс изменения переменного напряжения, когда, по крайней мере, в одном полупериоде амплитуда напряжения становится меньше нижнего предельно допустимого значения

Внезапное отключение (полный провал) — провал, при котором, по крайней мере, в течение одного полупериода напряжение равно нулю.

Перенапряжение — переходный процесс изменения переменного напряжения, когда, по крайней мере, в одном полупериоде амплитуда напряжения становится больше верхнего предельно допустимого значения

Глубина провала — разность между номинальным значением амплитуды переменного напряжения и минимальной амплитудой полупериода, достигнутой во время провала (измеряется в вольтах или в относительных единицах, например в процентах).

Амплитуда перенапряжения — разность между максимальной амплитудой полупериода, достигнутой во время перенапряжения, и номинальным значением амплитуды переменного напряжения (измеряется в вольтах или в относительных единицах, например в процентах).

Длительность процесса (провала или перенапряжения) — длительность между серединами полупериода, в котором амплитуда напряжения вышла за пределы и полупериода, в котором амплитуда напряжения стала нормальной. Длительность может измеряться в периодах или единицах времени.

Длительные помехи в сети питания возникают по нескольким причинам. В первую очередь — это следствие работы автоматических сетевых прерывателей при перегрузках или коротких замыканиях. При этом перерывы

питания могут длиться более 0,5 с. Длительные помехи могут быть вызваны также включением мощных асинхронных электродвигателей, пусковой ток которых существенно превышает ток установившегося режима, перегоранием плавких вставок, влиянием грозовых разрядов. По данным фирмы IBM (США) из-за гроз в летние месяцы наблюдаются одно-два отключения питания ЭВМ в неделю. Возмущения напряжения в сети питания при этом имеют длительность примерно 0,3 с, а напряжение в линии снижается примерно до одной трети номинального значения в течение 0,15-0,2 с. Опыт фирмы показал, что в любой ЭВМ наблюдается от 25 до нескольких сот ошибок или отключений в год вследствие влияния длительных помех из сети питания [46].

Некоторые результаты измерений длительных помех в распределительных электрических сетях приведены в [47]. Исследования велись на тех же объектах, где проводились измерения импульсных помех (см. § 2.2). Сводка полученных данных содержится в табл. 2.2.

Таблица 2.2. Значения параметров длительных помех в распределительных электрических сетях 380/220 В

Дополнительно было установлено, что случаи появления длительной помехи только в одной фазе сети преобладают (95%). Случаи появления помех одновременно на двух и трех фазах не превышали 4 и 1 % соответственно. Для иллюстрации на рис. 2.2, а — в приведены функции распределения соответственно глубин провалов для диапазона 33— 95 В, длительностей и вольт-секундных площадей провалов в электрической сети механического цеха приборостроительного завода. По виду функции распределения

глубин очевидно, что вероятно появление провалов глубиной более 95 В, однако они не были зарегистрированы из-за ограниченных технических возможностей применявшейся измерительной аппаратуры.

Сходные измерения в цехах машиностроительных заводов дали следующие результаты [41, 42]. Средний период следования провалов составил 2-3 ч, перенапряжений — 5-6 ч. Средняя глубина провалов и амплитуда перенапряжений не превышали 10 В, а максимальные глубины провалов и амплитуда перенапряжений составили соответственно 40 и 17 В. Средняя длительность провалов и перенапряжений была равной соответственно 30 и 10 периодам промышленной частоты. Максимальные значения составили соответственно. 100 и 40 периодов.

Преднамеренная коммутация цепей питания металлорежущих станков с мощностью привода менее 7,5 кВ•А вызывала провалы напряжения в сети глубиной до 15 % номинального значения и длительностью до 40 периодов промышленной частоты.

Обобщая результаты, можно сделать следующие выводы. В распределительных электрических сетях переменного тока 380/220 В имеют место длительные возмущения напряжения, когда значение напряжения выходит за регламентированные стандартами допустимые значения отклонений При этом случаев перенапряжений бывает значительно меньше, чем случаев провалов напряжения. Возникновение длительных помех одновременно на нескольких фазах сети — события более редкие, чем на одной.

Необходимо отметить неожиданно большую частоту случайных перерывов питания. Совершенно ясно, что невозможно при эксплуатации подтвердить даже весьма посредственные показатели надежности ЦТС, если не принять специальных мер по резервированию питания или, по крайней мере, по защите информации от разрушения при отключениях питания.