Уровень напряжения для населения. Уровень напряжения электроэнергии. Порядок выполнения работы
Краткие сведения из теории
Рис. 1.1. Схемы измерения сопротивлений
Рис. 1.2. Схема измерения полного сопротивления
Методом двух вольтметров
Если ввести условные обозначения
, (1.10)
то 
; (1.11)
. (1.12)
При использовании в качестве добавочных сопротивлений резисторов R 1 и R 2 в формуле (1.10) значение коэффициента , а угол j и модуль |Z| вычисляются по формулам:
; (1.13)
. (1.14)
Для повышения точности измерений необходимо принять:
1) значение коэффициента р – в пределах от 5 до 20;
2) значения добавочных сопротивлений Z 1 и Z 2 - соизмеримыми с Z х;
3) отсчет V х и V 0 выполнять по одному и тому же прибору без переключения шкалы.
Порядок выполнения работы
1.2.1. Измерить уровень напряжения на различных сопротивлениях нагрузки.
1.2.2. Измерить комплексное сопротивление индуктивного и емкостного характера (частота генератора и параметры цепи задаются преподавателем) методом двух вольтметров.
1.2.3. Изучить порядок и выполнить измерение сопротивлений с помощью уравновешенного моста, используя программный продукт «Лабораторные работы по ТЛЭЦ».
1.2.4. Собрать аналогичную схему, используя программный продукт Workbench, выполнить измерения.
1.2.5. Обработать экспериментальные данные, результаты измерений проанализировать.
1.2.6. Ответить на контрольные вопросы.
1) Титульный лист с указанием дисциплины, кафедры, наименования работы, номера группы, фамилии и инициалов студента, а также даты выполнения работы.
2) Цель работы.
3) Схемы измерений и расчетные формулы с пояснениями.
4) Таблицы измерений и вычислений.
5) Графики, выполненные на миллиметровой бумаге.
6) Подробные образцы теоретических расчетов и обработки экспериментальных данных (контрольные примеры).
7) Подписанный преподавателем черновик, содержащий результаты измерений.
8) Ответы на контрольные вопросы.
Отчет должен быть оформлен аккуратно. Сокращения слов, кроме общепринятых, не допускаются.
Отчет может быть выполнен с использованием ПЭВМ (формат А4) или написан вручную на тетрадных листах с учетом всех требований стандарта СТП ОмГУПС-3.1-02.
1.6. Контрольные вопросы
1) Что такое абсолютный, относительный и измерительный уровни напряжения, тока, мощности?
2) Как, зная абсолютный (относительный) уровень сигнала, определить напряжение, ток, мощность?
3) Установить соотношение между неперами и децибелами.
4) Как выбрать оптимальное значение нагрузки?
5) Как определить, уравновешен ли мост?
6) Почему в режиме «Инд.» не удается сбалансировать мост, если сопротивление R э = 0?
Лабораторная работа 2
ИССЛЕДОВАНИЕ РЕАКТИВНОГО ДВУХПОЛЮСНИКА
Ц е л ь р а б о т ы - выполнить экспериментальную проверку некоторых положений теории двухполюсников.
Краткие сведения из теории
Двухполюсником называется электрическая цепь любой сложности, имеющая два зажима (полюса) для присоединения к источнику электрической энергии или к другой электрической цепи.
Если сопротивления или проводимости двух двухполюсников, имеющих различные схемы, равны друг другу во всем диапазоне частот от w = 0 до w ® ¥, то двухполюсники называются эквивалентными.
Обратными называются два двухполюсника, имеющие различные схемы, если произведение их сопротивлений или проводимостей является постоянной величиной, не зависящей от частоты.
Двухполюсники, состоящие только из индуктивностей и емкостей, называются реактивными.
Двухполюсники, которые содержат наименьшее количество элементов при заданном числе резонансных частот, называются приведенными. В приведенном двухполюснике уменьшение числа элементов вызывает изменение характера частотной зависимости сопротивления.
Сопротивление реактивного двухполюсника с увеличением частоты всегда растет (в алгебраическом смысле), поэтому резонансы напряжения и тока всегда чередуются. При отсутствии потерь сопротивление двухполюсника на частоте резонанса тока становится бесконечно большим и падение напряже- ния достигает максимального значения, а при резонансе напряжения Z(jw p) = 0 и напряжение минимально.
2.1.1. Основные свойства приведенных реактивных двухполюсников
Перечислим эти свойства:
1) число резонансных частот - на единицу меньше числа элементов;
2) если в схеме двухполюсника есть путь постоянному току, то первым будет резонанс токов;
3) если в схеме двухполюсника есть путь току высокой частоты, то последним будет резонанс токов;
4) в схеме приведенного двухполюсника число реактивных элементов разного рода не может отличаться больше чем на единицу;
5) при четном числе элементов последний резонанс имеет тот же характер, что и первый.
Из трех реактивных элементов, два из которых имеют сопротивления, противоположные по знаку, можно составить четыре различные схемы реактивных двухполюсников, приведенные в табл. 2.1. Каждый из этих двухполюсников имеет два резонанса: резонанс токов и резонанс напряжений. Для четырехэлементных двухполюсников число резонансов увеличивается до трех: два резонанса напряжений и один резонанс токов или наоборот.
Таблица 2.1
Порядок выполнения работы
2.2.1. Рассчитать и построить частотную зависимость сопротивления одного из трехэлементных (четырехэлементных) двухполюсников (по указанию преподавателя), выбрав самостоятельно по четыре – пять значений частоты в каждом из трех диапазонов для трехэлементного двухполюсника (четырех – для четырехэлементного):
0 £ w < w 1 ; w 1 £ w 2.2.2. Определить экспериментально (с помощью ПК) резонансные частоты и характер резонансов, сравнить их с рассчитанными. 2.2.3. Измерить методом двух вольтметров входное сопротивление заданного двухполюсника в диапазоне частоты, полученном при выполнении п. 2.2.2. 2.2.4. Обработать результаты измерений и сопоставить их с теоретическими данными, построив экспериментальную и расчетную кривые на одном графике. 2.2.5. На ПК измерить Z(jw) с помощью моста переменного тока. 2.2.6. Ответить на контрольные вопросы. 1) Схемы двухполюсника и измерений. 2) Основные расчетные формулы. 3) Зависимости (теоретическая и экспериментальная) реактивной составляющей сопротивления двухполюсника от частоты. 2.5. Контрольные вопросы
1) Как определить резонансную частоту по известной схеме двухполюсника? 2) Какие двухполюсники называются эквивалентными? 3) Какие двухполюсники называются потенциально эквивалентными? 4) По какому принципу выполняется приведение двухполюсников? 5) Начертите схему двухполюсника по заданной преподавателем характеристике. 6) Начертите характеристику и запишите формулу сопротивления двухполюсника по заданной преподавателем схеме. 7) Какие двухполюсники называются приведенными, обратными, потенциально обратными? Лабораторная работа 3 ОПРЕДЕЛЕНИЕ СОБСТВЕННЫХ ПАРАМЕТРОВ ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКА Ц е л ь р а б о т ы - изучить собственные параметры четырехполюсника (ЧП) и методы их определения, закрепить теоретический материал на практике. Краткие сведения из теории
При передаче сигналов всегда приходится иметь дело с очень сложными электрическими системами. На практике в большинстве случаев нет необходимости интересоваться всеми процессами, протекающими внутри сложной системы, передающей сигналы. Достаточно знать те процессы и то электрическое состояние, которые имеют место на ее входе и выходе, что позволяет правильно оценить режимы работы передатчика и приемника. Такая постановка вопроса позволяет достаточно просто выявить общие характеристики, необходимые для оценки передающих свойств большого количества схем, различных по типу и внутренней структуре, облегчая тем самым их сравнение в условиях эксплуатации, поэтому при изучении электрической системы как некоторой среды, в которой распространяется энергия электрических сигналов, ее можно представить себе в виде коробки, имеющей четыре зажима: 1, 1¢, 2, 2¢ (рис. 3.1). Зажимы ЧП, к которым присоединяется источник электрической энергии (генератор), называются входными, а зажимы, к которым присоединяется нагрузка (приемник), - выходными. При изменении направления передачи сигналов роль зажимов соответственно изменяется.
четырехполюсников Четырехполюсник называется активным, если он содержит внутри себя источники электрической энергии. При этом, если источники являются независимыми, на одной или обеих парах разомкнутых зажимов линейного ЧП обязательно имеется напряжение, т. е. действие источников внутри ЧП взаимно не компенсируется. Четырехполюсники, не содержащие источников энергии, а также линейные ЧП с независимыми взаимно компенсирующимися источниками, называются пассивными. Четырехполюсники называются эквивалентными, если при их взаимной замене в электрической цепи ток и напряжение в остальной части цепи не изменяются. Если перемена местами входных и выходных зажимов не изменяет тока и напряжения в цепи, с которой соединен ЧП, такой ЧП является симметричным. В противном случае ЧП будет несимметричным. Взаимное соотношение между напряжениями и токами на входе () и выходе () определяется структурой ЧП. В линейных системах между ними существует линейная зависимость. Если напряжение и ток нагрузки принять известными, то где А 11 , А 12 , А 21 , А 22 – коэффициенты уравнений передачи ЧП, зависящие от его схемы и частоты, но не зависящие от , . Физический смысл коэффициентов уравнений передачи ЧП наглядно раскрывается при анализе режимов холостого хода и короткого замыкания. Безразмерные коэффициенты А 11 и А 22 характеризуют соответственно передачу напряжения и тока через ЧП: при холостом ходе – при коротком замыкании – Коэффициент А 12 представляет собой сопротивление передачи в режиме короткого замыкания, т. е. а передаточная проводимость при холостом ходе В пассивном четырехполюснике в симметричном – А 11 = А 22 . (3.7) Кроме собственных параметров – коэффициентов (А), (В), (Z), (Y), (H), (G) – четырехполюсник характеризуется характеристическими параметрами: Характеристическим сопротивлением Z с1 называется входное сопротивление ЧП при прямом направлении передачи, когда к выходным зажимам 2 – 2¢ в качестве нагрузки подключено сопротивление Z с2 (и наоборот). Условие, когда четырехполюсник нагружен на соответствующее характеристическое сопротивление, называется условием согласованной нагрузки. Комплексный параметр g с называется постоянной (мерой) передачи. Его вещественную часть, характеризующую изменение амплитуды мощности, называют собственным затуханием, а мнимую, равную полусумме фазовых сдвигов между напряжениями и токами соответственно на входе и выходе ЧП, – собственной фазовой постоянной. Собственное затухание и фазовый сдвиг (а с и b с) имеют место при передаче сигналов через ЧП в режиме согласованной нагрузки и при расчетах по формуле (3.9) вычисляются в неперах (Нп) и радианах (рад) соответственно. Основные уравнения передачи энергии в четырехполюснике с учетом соотношений (3.8) и (3.9) можно записать через его характеристические параметры: Входное сопротивление несимметричного ЧП зависит от его параметров, нагрузки и направления передачи энергии. При прямом направлении при обратном – где I¢ 2 , U¢ 2 и Z¢ н – ток, напряжение на входе ЧП и сопротивление нагрузки при обратном направлении передачи (см. рис. 3.1, б). На основании соотношений (3.9) – (3.12) в режиме холостого хода имеем: в режиме короткого замыкания – а также где х, у – вещественная и мнимая части комплексного числа ; Входные сопротивления ЧП при прямом направлении передачи в режиме к. з. и х. х. соответственно; То же при обратном направлении передачи. то, если известны входные сопротивления четырехполюсника в режимах холостого хода и короткого замыкания, для расчета характеристических параметров и коэффициентов А 11 , А 12 , А 21 , А 22 на основании выражений (3.6), (3.13) – (3.17) можно вывести следующие формулы: b с = j/2 ; (3.22) где j - угол комплексного числа модуль которого При расчете по формулам (3.21), (3.22) затухание получается в децибелах, а фазовый сдвиг – в градусах. Кроме того, следует помнить, что гиперболический тангенс комплексного аргумента является многозначной функцией. Поэтому, к углу, вычисленному по формуле (3.22), следует прибавить K×180°, где К – целое число (0, 1, 2, 3, …). Порядок выполнения работы
3.2.1. Изучить физический смысл параметров ЧП . 3.2.2. Измерить мостом переменного тока, используя ПК и программу «Лабораторные работы по ТЛЭЦ», входное сопротивление ЧП при прямом и обратном направлениях передачи в двух режимах: а) холостой ход, б) короткое замыкание (всего четыре). Внимание. Запрещается выходить из программы без разрешения преподавателя. 3.2.4. Собрать схему на лабораторном макете. 3.2.5. Определить коэффициенты основных уравнений передачи и собственное затухание ЧП методом уровней. 3.2.6. Сравнить результаты обоих использованных методов, оценить их достоинства и недостатки. 3.2.7. Ответить на контрольные вопросы. Рис. 3.2. Схема измерения собственного затухания
2) Измерить уровни передачи на входе и выходе ЧП. где Р вх, Р вых – абсолютные уровни напряжения на входе и выходе ЧП соответственно, дБ. При обратном направлении передачи сопротивления Z с1 и Z с2 меняются местами (или изменяется знак последнего слагаемого). 4) Сравнить данные эксперимента, полученные по формуле (3.28), с результатом расчета а с по формуле (3.21). 3.3.4. Определение коэффициентов основных уравнений передачи
методом уровней
1) Собрать на лабораторном макете схему, приведенную на рис. 3.3, а, для чего необходимо дополнить схему измерения собственного затухания (см. рис. 3.2) сопротивлением R Ш1 . Значение R Ш1 принять равным 2 % от меньшего из входных сопротивлений короткого замыкания и холостого хода ( Рис. 3.3. Схема определения коэффициентов уравнений передачи методом уровней 2) Измерить уровни напряжения на входе и выходе ЧП, а также на R Ш1 , подключая измерительный прибор с помощью соединительных проводов к соответствующим клеммам макета в режимах холостого хода и короткого замыкания (всего пять отсчетов). Значения токов вычислите по закону Ома, используя падение напряжения на R Ш1 . 3) Собрать схему, приведенную на рис. 3.3, б, и измерить уровень напряжения на сопротивлении R Ш2 . 4) Вывести формулы (А)-коэффициентов через уровни. Рассчитать числовые значения этих параметров по измеренным уровням напряжения. 5) Сопоставить полученные результаты с данными расчета в п. 3.3.2. Сделать выводы и записать в отчет. 1) Схемы измерений и основные расчетные формулы. 2) Результаты измерений и расчетов. 3) Ответы на контрольные вопросы. 3.5. Контрольные вопросы
1) Каков физический смысл коэффициентов уравнений передачи сигналов? 2) Что такое характеристические параметры, каков их физический смысл? 3) Чем характеристические параметры отличаются от повторных, рабочих? 4) От чего зависит входное сопротивление ЧП? 5) Как записывается условие согласованной нагрузки при прямом и обратном направлениях передачи сигналов через ЧП? 6) Как по результатам измерений определить, является ли ЧП пассивным, симметричным? 7) Как по (А)-матрице различить симметричную и несимметричную схемы ЧП? Лабораторная работа 4
Краткие сведения из теории
Если на выходе ЧП подключена согласованная нагрузка, то условия передачи сигналов определяются его собственными параметрами: характеристическими сопротивлениями, характеристической постоянной передачи (см. лабораторную работу 3). Эти параметры, хотя и полностью характеризуют данный ЧП как некоторую систему для передачи мощности, в общем, не являются достаточно удобными измерителями в эксплуатационных условиях. Это объясняется тем, что условия передачи мощности через ЧП не определяются только собственными его параметрами, но в значительной степени зависят также от тех условий, в которых этот ЧП используется, т. е. от параметров генератора и нагрузки. Эффект передачи сигнала через один и тот же ЧП может существенно изменяться, если изменяются характеристики передатчика и приемника, подключаемых к четырехполюснику. В реальных условиях не удается добиться согласованных включений, так как характеристическое сопротивление ЧП часто имеет сложную частотную зависимость (например, у фильтров, линий связи и др.). В случае несогласованности в точках соединения возникают отражения, влияние которых учитывается введением понятия о рабочем затухании. Например, если сопротивление приемника Z н не равно характеристическому сопротивлению ЧП Z с2 , то не вся мощность, подошедшая к приемному концу, поступает в нагрузку. Отраженная от нагрузки мощность возвращается к генератору, частично теряясь в элементах ЧП. Для отраженной волны нагрузкой является сопротивление генератора, подключенного к передающему концу. Если сопротивление генератора не равно характеристическому сопротивлению Z с1 , то происходит частичное отражение энергии, причем новая отраженная волна будет распространяться от генератора к приемнику. Многократное отражение энергии при несогласованных нагрузках на обоих концах ЧП приводит к дополнительному рассеиванию энергии, ухудшению качества передачи и появлению амплитудно-частотных и фазочастотных искажений сигнала. Для улучшения условий передачи сигналов (уменьшения искажений и потерь электрической энергии) необходимо обеспечить полную согласованность сопротивления приемника с характеристическим сопротивлением ЧП, т. е. равенство их как по модулю, так и по углу. Рабочее затухание ЧП позволяет оценить тракт передачи в рабочих условиях. Оно включает в себя потери мощности как в самом ЧП, так и по концам его, возникающие вследствие несогласованности сопротивлений приемных и передающих устройств с характеристическими сопротивлениями ЧП. Рабочее затухание представляет собой логарифмическую меру отношения двух мощностей, дБ: где - максимальная активная мощность, которую получает приемник от генератора при непосредственном его подключении к приемнику и при равенстве сопротивлений генератора и приемника; Активная мощность, которую получает от того же генератора приемник с произвольным сопротивлением, включенным на выходе ЧП (рис. 4.1). Рис. 4.1. Схема определения рабочего затухания Если обозначить (как на рис. 4.1, а) Е – ЭДС генератора, Z г – его внутреннее сопротивление, то Мощность, поглощаемая приемником Z н, включенном на выходе ЧП (рис. 4.1, б), Подставляя значения мощностей в формулу (4.1), после некоторых преобразований можно получить выражение для расчета рабочего затухания ЧП через его характеристические параметры и нагрузочные сопротивления, дБ: где Z г – сопротивление генератора, Ом; Z с1 , Z с2 – комплексные характеристические сопротивления ЧП, Ом; Z н – сопротивление нагрузки, Ом; а с – собственное затухание ЧП, дБ; j с – характеристическая фазовая постоянная передачи, град; а о.г – затухание, обусловленное несогласованностью сопротивления генератора с характеристическим сопротивлением ЧП, дБ; а о.н - затухание, обусловленное несогласованностью характеристического сопротивления ЧП с сопротивлением нагрузки, дБ; а вз - затухание, обусловленное взаимодействием отраженных волн, дБ. Затухание и зависит от соотношений Z г /Z с1 , Z н /Z с2 и собственного затухания ЧП. При В остальных случаях, когда На основании формулы (4.4) и понятия абсолютного уровня можно получить также выражение, позволяющее определять значение рабочего затухания при экспериментальных исследованиях: где Р Е/2 - абсолютный уровень половины ЭДС генератора; Р U – абсолютный уровень напряжения на нагрузке, включенной на выходе четырехполюсника. Порядок выполнения работы
4.2.1. Изучить рабочие параметры ЧП . 4.2.2. Рассчитать рабочее затухание ЧП, используя характеристические параметры, полученные при выполнении лабораторной работы 3. Сопротивление генератора принять равным 600 Ом, сопротивление нагрузки Z н = КZ с, где К - коэффициент. Вариант значений коэффициента К указывается преподавателем: 1) 0,01; 0,21; 0,75; 1; 1,4; 10; 100; 2) 0,015; 0,12; 0,62; 1; 1,5; 30; 150; 3) 0,018; 0,25; 0,51; 1; 2; 50; 120; 4) 0,012; 0,15; 0,68; 1; 1,7; 20; 130. 4.2.3. Измерить рабочее затухание исследуемого ЧП, используя метод уровней. 42.4. Обработать результаты измерений и сопоставить их с теоретическими данными, построив кривые на одном графике (на миллиметровой бумаге). 4.2.5. Ответить на контрольные вопросы. Рис. 4.2. Схема измерения рабочего затухания
2) Измерить уровень половины ЭДС генератора Р Е/2 , для чего необходимо соединить непосредственно генератор и указатель уровня, входное сопротивление которого Z вх у.у, и выполнить условие: Z г = Z вх у.у = 600 Ом (см. рис. 4.1, а). Значение Р Е/2 целесообразно поддерживать постоянным в течение всей работы с помощью регулятора выходного напряжения. При отсутствии индикатора с Z г = Z вх у.у можно измерять уровень полной ЭДС генератора Р Е, подключая к его разомкнутым зажимам высокоомный вход указателя и вводя в формулу (4.7) поправку на 20 lg2 = 6,07 дБ. 3) Измерить уровень напряжения на нагрузке, включенной на выходе четырехполюсника. Значения сопротивления нагрузки задаются с помощью магазина сопротивлений в соответствии с вариантом выполненного теоретического расчета. Измерительный прибор подключают к нагрузке высокоомным входом. 4) Обработать экспериментальные данные по формуле (4.7) и сравнить их с теоретическим расчетом, выполненным по формуле (4.4), оформив результаты в виде табл. 4.1, 4.2 и иллюстраций. Таблица 4.1 Теоретическая зависимость рабочего затухания и его составляющих от сопротивления нагрузки 1) Основные расчетные формулы и схемы. 2) Результаты измерений и расчетов в виде таблиц. 3) Графики теоретической и экспериментальной зависимости рабочего затухания ЧП от сопротивления нагрузки (построить на миллиметровой бумаге). 4) Ответы на контрольные вопросы. 4.5. Контрольные вопросы
1) Как изменится выражение (4.6), если согласовать сопротивление генератора с характеристическим сопротивлением ЧП? 2) В каких пределах изменяются коэффициенты отражения? 3) Как отличается рабочее затухание ЧП от собственного и вносимого? 4) Какие существуют методы уменьшения рабочего затухания? 5) Какие устройства применяются для согласования ЧП с генератором и нагрузкой? 6) В каких случаях рабочее затухание ЧП равно его повторному затуханию? Библиографический список
1. К а л л е р М. Я. Теория линейных электрических цепей железнодорожной автоматики, телемеханики и связи / М. Я. Каллер, Ю. В. Соболев, А. Г. Богданов. М.: Транспорт, 1987. 399 с. 2. Л о с е в А. К. Теория линейных электрических цепей / А. К. Лосев. М.: Высшая школа, 1987. 512 с. 3. Б е л е ц к и й А. Ф. Основы теории линейных электрических цепей / А. Ф. Белецкий. М.: Радио и связь, 1986. 400 с. 4. Попов В. П. Основы теории цепей / В. П. Попов. М.: Высшая школа, 2000. 496 с. Учебное издание КАРПОВА Лилия Андреевна, ПОЛУНИН Валерий Тимофеевич ОПРЕДЕЛЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ ДВУХПОЛЮСНИКОВ И ЧЕТЫРЕХПОЛЮСНИКОВ Редактор Т. С. Паршикова Лицензия ИД № 01094 от 28.02.2000. Подписано в печать 00.10.2003 Формат 60 ´ 84 1/16. Бумага писчая. Усл. печ. л. . Уч.-изд. л. . Тираж 150 экз. Заказ Редакционно-издательский отдел ОмГУПСа Типография ОмГУПСа 644046, г. Омск, пр. Маркса, 35 Краткие сведения из теории
В процессе изучения основных свойств пассивных электрических цепей, широко применяемых в устройствах железнодорожной телемеханики и связи, наиболее часто приходится выполнять измерения уровней электрических величин и комплексных сопротивлений. Понятие уровня вводится для сужения пределов нормируемых величин из-за того, что при передаче электрических сигналов имеют место большое разнообразие и изменение мощности, напряжения и тока. Уровнем какой-либо величины называется ее логарифмическая мера. Если при определении уровня вычисляется десятичный логарифм отношения исследуемых величин, то он выражается в белах, если натуральный – в неперах. Широко используется при измерениях десятая доля бела – децибел. Имеются три разновидности уровней передачи электрических величин: абсолютные, относительные и измерительные. Абсолютным уровнем называется логарифмическая мера отношения исследуемой величины к величине того же рода, условно принятой за единицу. При измерении исследуемых величин наиболее часто используются уровни напряжения, мощности и тока. Если для определения уровней передачи за единицу приняты величины полной мощности S 0 = 1 мВ×А, напряжения U 0 = 0,775 В и тока I 0 = 1,29 мА при сопротивлении R 0 = 600 Ом, то полученные при этом уровни будут абсолютными. Относительным уровнем называется логарифмическая мера отношения исследуемой величины к величине того же рода, взятой в произвольной точке цепи. Измерительным называется абсолютный уровень в рассматриваемой точке цепи, когда к началу ее подведено напряжение с уровнем «0 дБ». Значение абсолютного уровня напряжения может быть измерено специальным прибором – указателем уровня, представляющим собой вольтметр, шкала которого проградуирована в логарифмических единицах, или вычислено по формулам: и мощности где U, I, S – напряжение, ток и мощность, измеренные на нагрузке с сопротивлением, равным Z. Электрические цепи устройств автоматики, телемеханики и связи в большинстве случаев имеют комплексные сопротивления. Измерение таких сопротивлений целесообразно выполнять с помощью мостов переменного тока. Четыре плеча моста переменного тока образуются четырьмя сопротивлениями, в одну диагональ включается источник (генератор), в другую - индикатор (рис. 1.1, а). При уравновешивании моста Z 1 Z 3 = Z 2 Z 4 . (1.5) Это уравнение выражает два условия равновесия моста: 1) произведение полных сопротивлений одной пары противолежащих плеч должно быть равно произведению полных сопротивлений другой пары: ½Z 1 Z 3 ½ = ½Z 2 Z 4 ½; (1.6) (Определение Верховного суда РФ от 01.02.2016 по делу № А19-15605/2013)
Одним из наиболее ожидаемых итогов упразднения Высшего арбитражного суда Российской Федерации (ВАС РФ) является пересмотр Верховным судом Российской Федерации (ВС РФ) правовых позиций, ранее высказанных в процессе рассмотрения конкретных дел. В сфере электроэнергетики часто критикуемым является подход ВАС РФ, примененный в деле № А40-85382/06-68-664 , согласно которому уровень напряжения является техническим параметром и может быть согласован сторонами без учета фактических условий присоединения. Также неоднозначно следует оценивать применимость этого подхода в случае опосредованного присоединения энергопринимающих устройств потребителя через объекты по производству электрической энергии. Относительно недавно Верховый суд Российской Федерации выступил за пересмотр указанной практики при рассмотрении дела № A19-15605/2013. Остановимся подробнее на фактических обстоятельствах дела и правовых подходах ВС РФ. Общество с ограниченной ответственностью "Технопарк" (далее – Общество, Потребитель) обратилось в Арбитражный суд Иркутской области с иском о взыскании с общества с ограниченной ответственностью "Иркутская энергосбытовая компания" (далее – Ответчик) 2 718 712 руб. 28 коп. неосновательного обогащения за период с 01.01.2011 по 30.06.2013 и 501 304 руб. 78 коп. процентов за пользование чужими денежными средствами за период с 17.03.2011 по 27.05.2014. К участию в деле в качестве третьего лица, не заявляющего самостоятельных требований относительно предмета спора, привлечено открытое акционерное общество "Иркутская электросетевая компания" (далее – сетевая компания). Решением Арбитражного суда Иркутской области от 20.06.2014 оставленным без изменения Постановлением Четвертого арбитражного апелляционного суда от 27.01.2015 и Постановлением Арбитражного суда Восточно-Сибирского округа от 17.06.2015 Обществу отказано в удовлетворении исковых требований в полном объеме. Определением Верховного суда Российской Федерации от 07.12.2015 (судья Кирейкова Г.Г.) кассационная жалоба Общества на указанные судебные акты вместе с делом № А19-15605/2013 передана для рассмотрения в судебном заседании Судебной коллегии по экономическим спорам Верховного суда Российской Федерации. Общество указывало на опосредованное присоединение своих энергопринимающих устройств к электрическим сетям сетевой компании через энергетические установки производителя электрической энергии, на неверное использование в расчетах в период с 01.01.2011 по 30.06.2013 уровня среднего первого напряжения (СН1) вместо высокого напряжения (ВН), а следовательно, и на использование не соответствующего уровню напряжения тарифа на услуги по передаче электрической энергии, который является составляющей цены на электрическую энергию. Таким образом, на стороне Ответчика имеется неосновательное обогащение, которое подлежит взысканию в судебном порядке. Суды первой и апелляционной инстанций установили, что согласно существовавшей до июля 2013 года схеме энергоснабжения питание электрической энергией объектов Общества осуществлялось от производителя электроэнергии (ТЭЦ-9 сетевой компании) без участия объектов электросетевого хозяйства сетевой компании . Указав, что электроустановки Общества присоединены к ТЭЦ-9 сетевой компании на уровне напряжения 35 кВ, на котором и осуществляется фактическое получение электроэнергии, что соответствует уровню напряжения СН1, согласованному сторонами в договоре энергоснабжения № 772, суды пришли к выводу об отсутствии на стороне Ответчика неосновательного обогащения. При этом суды первой и апелляционной инстанций исходили из того, что Методические указания по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке, утвержденные приказом Федеральной службы по тарифам от 06.08.2004 № 20-э/2, к правоотношениям сторон не применяются. Суд округа согласился с выводами судов первой и апелляционной инстанций. ВС РФ в определении от 07.12.2015, передавая дело на рассмотрение Судебной коллегии по экономическим спорам, нашел обоснованным довод Потребителя о том, что Ответчик, осуществляя регулируемую деятельность, обязан руководствоваться императивными требованиями нормативных актов в сфере энергоснабжения – в первую очередь Методическими указаниями № 20-э/2. ВС РФ рассматривая указанное дело, пришел к следующим выводам:
1. Основные положения функционирования розничных рынков и иные регулирующие функционирование (ценообразование) оптового и розничных рынков нормативные документы обязательны для сторон публичного договора со дня их вступления в силу и распространяются также на отношения, возникшие из ранее заключенных договоров, если указанными нормативными документами не установлен иной срок их вступления в силу . Потребители услуг, опосредованно присоединенные к электрическим сетям, оплачивают услуги по передаче электрической энергии в соответствии с методическими указаниями, утверждаемыми федеральным органом исполнительной власти в области государственного регулирования тарифов . Таким образом, вывод судов о том, что Методические указания № 20-э/2 не применяются к правоотношениям сторон, является ошибочным. В силу пункта 2.2 договора энергоснабжения № 772 гарантирующий поставщик принял на себя обязательства заключить с сетевой компанией в интересах Потребителя договор на оказание услуг по передаче электрической энергии до энергопринимающих устройств Потребителя, а в пункте 3.1 договора предусмотрена обязанность Общества возмещать гарантирующему поставщику расходы на оплату услуг по передаче электрической энергии. Цены на услуги по передаче электрической энергии подлежат государственному регулированию . Существует дифференциация ставки для исчисления размера тарифа на услуги по передаче электрической энергии на четыре уровня напряжения, в том числе ВН и СН1 . Установлены особенности оплаты электрической энергии потребителями, энергопринимающие устройства которых присоединены к электрическим сетям сетевой организации через энергетические установки производителя электрической энергии . Предусмотрено, что в случае, если все энергопринимающие устройства потребителя присоединены к электрическим сетям сетевой организации через энергетические установки производителя электрической энергии и потребитель получает от данного производителя весь объем потребляемой электрической энергии, потребитель оплачивает услуги по передаче электрической энергии по установленной ставке тарифа на содержание электрических сетей для уровня напряжения, на котором производитель присоединен к электрическим сетям сетевой организации по напряжению станции наиболее высокого уровня . Указанные особенности независимо от условий заключенных договоров являются обязательными для лиц, производящих расчеты за услуги по передаче электрической энергии. Между тем суды нижестоящих инстанций, установив, что снабжение электроэнергией электроустановки № 1 Общества осуществляется от производителя, который присоединен к сетям сетевой компании на напряжении ВН, обосновали отказ в удовлетворении иска тем, что уровень напряжения согласован сторонами при заключении договора энергоснабжения № 772 (СН1). Особо следует обратить внимание на следующий вывод ВС РФ – уровень напряжения для целей расчетов в соответствии с указанным пунктом не может определяться соглашением сторон и зависит от условий технологического присоединения сетей производителя к электрическим сетям сетевой организации. 2. Довод ответчика в отзыве о том, что оснований для применения пункта 55 Методических указаний № 20-э/2 не имеется, поскольку Общество получает электрическую энергию не от производителя, а от гарантирующего поставщика, отклоняется. При заключении публичного договора тариф на электрическую энергию (услуги по передаче) определяется условиями технологического присоединения и требованиями законодательства. Применяемый с 2013 года "зеркальный" принцип выбора тарифа в отношениях "потребитель – гарантирующий поставщик" и "гарантирующий поставщик – сетевая организация" также свидетельствует о том, что установленное пунктом 55 Методических указаний № 20-э/2 правило в отношении уровня напряжения распространяется на перечисленных субъектов розничного рынка электрической энергии, в расчеты между которыми включены услуги по передаче электрической энергии. 3. Обязанность по представлению документов для формирования цен (тарифов) возложена на регулируемые организации, которые по роду своей профессиональной деятельности обладают информацией, влияющей на порядок расчетов за приобретенный ресурс и оказанные услуги; негативные последствия представления не соответствующей нормативным актам информации в отношении потребителя, не участвующего в формировании тарифов, не должны возлагаться на такого потребителя . Следовательно, ВС РФ обосновал неприменимость правовой позиции, изложенной в Постановлении Президиума ВАС РФ от 29.05.2007 № 16260/06 по делу № А40-85382/06-68-664 наличием противоречий между нормативным регулированием и судебной оценкой возможности согласования уровня напряжения при заключении договора энергоснабжения. По итогам рассмотрения дела судебные акты нижестоящих судов отменены, а дело направлено на новое рассмотрение в арбитражный суд первой инстанции. Таким образом, рассматриваемое определение ВС РФ изменяет ранее действовавший подход судебных инстанций, согласно которому уровень напряжения может быть согласован сторонами даже в случае опосредованного присоединения через объект по производству электрической энергии. Стоит отметить, что, по сути, Верховным судом верно разрешен конфликт между нормативным регулированием и правовой позицией ВАС РФ. Такой итог, безусловно, свидетельствует о том, что в настоящий момент ошибочные позиции Высшего арбитражного суда не являются обязательными для арбитражных судов. Акцентируем внимание на то, что правовая позиция, изложенная в определении Верховного суда РФ от 01.02.2016 по делу № А19-15605/2013, при ее использовании потребителями в практике рассмотрения аналогичных дел окажет положительное влияние на исход дела и может быть использована также в порядке досудебного урегулирования споров с сетевыми организациями и гарантирующими поставщиками. Постановление Президиума ВАС РФ от 29.05.2007 № 16260/06 по делу № А40-85382/06-68-664. Таким образом, в деле имеется непосредственное присоединение энергопринимающих устройств Потребителя к объекту генерации. Статья 6 Федерального закона от 26.03.2003 № 36-ФЗ "Об особенностях функционирования электроэнергетики и о внесении изменений в некоторые законодательные акты Российской Федерации и признании утратившими силу некоторых законодательных актов Российской Федерации в связи с принятием Федерального закона "Об электроэнергетике". Пункт 6 абзаца 3 Правил недискриминационного доступа к услугам по передаче электрической энергии и оказания этих услуг, утв. постановлением Правительства Российской Федерации от 27.12.2004 № 861. Статья 23 Федерального закона от 26.03.2003 № 35-ФЗ "Об электроэнергетике". Приказ ФСТ России от 06.08.2004 №20-э/2 "Об утверждении Методических указаний по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке" п. 44. Приказ ФСТ России от 06.08.2004 № 20-э/2 "Об утверждении Методических указаний по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке". Пункт 55 абзаца 2 Приказа ФСТ России от 06.08.2004 № 20-э/2 "Об утверждении Методических указаний по расчету регулируемых тарифов и цен на электрическую (тепловую) энергию на розничном (потребительском) рынке". Постановление Правительства РФ от 29.12.2011 № 1178 "О ценообразовании в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике" (вместе с "Основами ценообразования в области регулируемых цен (тарифов) в электроэнергетике", "Правилами государственного регулирования (пересмотра, применения) цен (тарифов) в электроэнергетике"). От того, как потребитель подключен к внешней электрической сети, зависит по какому уровню напряжения потребитель будет оплачивать услуги по передаче электрической энергии (отдельно или в составе выбранной для расчетов с гарантирующим поставщиком ), а следовательно и величина затрат на оплату и .
Законодательство предусматривает четыре тарифных уровня напряжения:
Тарифы на услуги по передаче электроэнергии по региональным электрическим сетям устанавливаются с разбивкой по вышеописанным уровням напряжения. Чем выше уровень напряжения, тем ниже тариф.
Если потребитель подключен к сетям ПАО «ФСК ЕЭС» он оплачивает услуги по передаче по тарифам ФСК, которые значительно ниже, чем тарифы региональных электрических сетей.
Про опосредованное присоединение к сетям сетевой организации через энергоустановки производителей электрической энергии (так называемый уровень напряжения ГН), лиц не оказывающих услуги по передаче электроэнергии, а также бесхозные сети можно прочитать . Рассмотрим несколько наиболее распространенных вариантов технологического присоединения:
Подключившись к ЛЭП 10 кВ (Вариант 1) потребитель будет оплачивать услуги по передаче по тарифу СН2.
Таким образом, чтобы подключиться по Варианту 1 потребителю нужно иметь (построить) электросетевое оборудование с входным напряжением 10 кВ, по варианту 2 — 6 кВ, по варианту 3 — 10 кВ, по Варианту 4.1 — 110 кВ, по варианту 4.2 — 10 кВ (можно и 110 кВ, но зачем?).
Как можно изменить уровень напряжения?
Например, потребитель подключен к ЛЭП 10 кВ, которая запитана от ПС 110/10 кВ. Уровень напряжения, по которому рассчитывается потребитель — СН2. Если оформить технологическое присоединении и самой подстанции (по отходящим ячейкам), потребитель будет оплачивать электроэнергию (услуги по передаче) по тарифному уровню напряжения ВН.
Уровень напряжения, используемый в расчетах за услуги по передаче электрической энергии (в данном случае в расчетах между гарантирующим поставщиком и потребителем), в условиях, когда все энергопринимающие устройства потребителя присоединены к электрическим сетям сетевой организации через энергетические установки производителя электрической энергии, и потребитель получает от данного производителя весь объем потребляемой электрической энергии, принимается равным уровню напряжения, на котором производитель присоединен к электрическим сетям сетевой организации по напряжению станции наиболее высокого уровня. Данный уровень напряжения для целей расчетов не может определяться соглашением сторон и зависит от условий технологического присоединения сетей производителя к электрическим сетям сетевой организации. Факт что потребитель получает электрическую энергию не от производителя, а от гарантирующего поставщика не имеет значения, т.к. при заключении публичного договора тариф на электрическую энергию (услуги по передаче) определяется условиями технологического присоединения и требованиями законодательства. Применяемый с 2013 года «зеркальный» принцип выбора тарифа в отношениях «потребитель – гарантирующий поставщик» и «гарантирующий поставщик – сетевая организация» также свидетельствует о том, что установленное пунктом 55 Методических указаний № 20-э/2 правило в отношении уровня напряжения распространяется на перечисленных субъектов розничного рынка электрической энергии, в расчеты между которыми включены услуги по передаче электрической энергии. пунктом 55 Методических указаний № 20-э/2 правило в отношении уровня напряжения распространяется на перечисленных субъектов розничного рынка электрической энергии, в расчеты между которыми включены услуги по передаче электрической энергии.
Тарифный или расчетный уровень напряжения играет важнейшую роль при определении стоимости электроэнергии и мощности для потребителей. Что вообще такое физический уровень напряжения, а что такое уровень напряжения для применения тарифов на электроэнергию? Попробуем разобраться в этой статье. Электрическая энергия, вырабатываемая на крупных электростанциях генераторами (АЭС, ГЭС, ТЭС) подается в электрические сети высокого, сверхвысокого или ультравысокого напряжения - 110, 220, 330, 500, 750 или даже 1150 кВ (киловольт). Далее по таким электрическим сетям электрическая энергия передается на значительные расстояния до понижающих подстанций. Принцип передачи электрической энергии с использованием электрических сетей высокого и сверхвысокого уровней напряжения позволяет значительно снизить потери электрической энергии при ее передаче на значительные расстояния. Энергопринимающие устройства потребителей присоединены к электрическим сетям среднего и низкого уровня напряжения. Однако зачастую многие крупные производственные объекты (заводы и др) присоединены к электричесаким сетям высокого напряжения и такие потребители имеют на своем балансе собственные объекты электросетевого хозяйства (подстанции, кабельные и воздушные линии), понижающие уровень напряжения электроэнергии. Как мы уже ранее неоднократно упоминали на нашем сайте, конечный тариф на электроэнергию для предприятий состоит из нескольких составляющих. В связи с тем, что уровень напряжения может меняться в процессе выработки и передачи электрической энергии потребителю, то поэтому составляющая конечной цены на электроэнергию для предприятий - тарифа на услуги по передаче электрической энергии также меняется в зависимости от уровня напряжения, на котором присоединён потребитель к электрическим сетям. Составляющая конечной цены на электроэнергию - тариф на услуги по передаче - составляет не менее 40% в конечном тарифе для предприятия. Следовательно, корректное определение расчетного уровня напряжения - очень важный момент для проведения правильных расчетов с поставщиками электроэнергии. Выделяют несколько тарифных уровней напряжения электроэнергии: Чем выше расчетный уровень напряжения потребителя, тем ниже применяемый поставщиком электроэнергии тариф на оказание услуг по передаче электрической энергии для расчета стоимости поставленной такому потребителю электрической энергии и мощности. Следовательно, чем более высокий уровень напряжения в точке присоединения будет у потребителя, тем ниже будут его дальнейшие затраты на оплату электрической энергии поставщикам!
Поэтому правильное определение уровня напряжения играет важную роль для любого потребителя. Изначально, расчетный (тарифный) уровень напряжения определяется в акте разграничения балансовой принадлежности сторон, который составляется сетевой компанией после окончания процедуры технологического присоединения к электрическим сетям . Затем, тарифный уровень напряжения согласовывается в договоре энергоснабжения между потребителем и поставщиком электроэнергии.
В связи с этим, в отношении новых объектов, еще не подключенных к электрической сети, перед подачей заявки на технологическое присоединение в электросетевую компания и подписанием договора о технологическом присоединении к электрическим сетям , необходимо внимательно рассчитать все возможные последствия по выбору точки присоединения к электрическим сетям, а также порядок выполнения технических условий на подключение к электросетям (за чей счет будут строиться и кто останется собственником объектов электросетевого хозяйства после подключения). От этого будет зависеть применяемый тарифный уровень напряжения и, соответственно, стоимость электроэнергии.
Кроме того, стоит отметить важность правильного отражения расчетного уровня напряжения в договоре энергоснабжения, заключаемом между потребителем и поставщиком электроэнергии.Если тарифный уровень напряжения в договоре энергоснабжения согласован неверно, то добиться перерасчета стоимости потребленной электроэнергии за предыдущие периоды будет очень проблематично для потребителя. Как правило, суды трактуют расчетный уровень напряжения электроэнергии как договорную величину и при принятии судебного решения отталкиваются о договора энергоснабжения. Именно поэтому, от того, насколько Вы сможете правильно подать заявку на подключение к электрическим сетям и заключить договор энергоснабжения с энергосбытом , будет зависеть стоимость электрической энергии для Вашего предприятия, компании или организации.
, (3.1)
; (3.2)
. (3.3)
, (3.6)
(3.8)
(3.10)
(3.11)
(3.12)
(3.13)
(3.14)
(3.15)
(3.16)
(3.17)
; (3.19)
; (3.20)
; (3.21)
; (3.23)
; (3.24)
; (3.25)
, (3.26)
; (3.27)
- вспомогательная величина.
, (3.28)
): R Ш1 » 0,02 |Z вх |.
.
. (4.2)
(4.4)
, (4.5)
- коэффициент отражения на передающем конце цепи;
- коэффициент отражения на приемном конце цепи;
и 
числовое значение
. В этих случаях затухание а вз на рабочее затухание а р влияет незначительно и им можно пренебречь, рассчитывая в формуле (4.4) всего три члена.
необходимо учитывать все составляющие рабочего затухания.
(1.3)
, (1.4)
— Высокое напряжение (ВН) — 110 кВ и выше;
— Среднее напряжение 1 (СН1) — 35 кВ;
— Среднее напряжение 2 (СН2) — от 1 до 20 кВ;
— Низкое напряжение (НН) — 0,4 кВ.
Если потребитель подключен непосредственно к подстанции, для расчетов за услуги по передаче принимается наивысший уровень напряжения подстанции.
Вариант 1. ЛЭП 10 кВ (подключение на опоры);
Вариант 2. Подстанция 35/6 кВ;
Вариант 3. Подстанция 110/10 кВ;
Вариант 4. Подстанция 220/110/10 кВ.
По варианту 2 к ПС 35/6 кВ — СН1 (подключение по сетям 6 кВ, но наивысшее питающее напряжение подстанции 35 кВ).
По варианту 3 к ПС 110/10 кВ — ВН (подключение по сетям 10 кВ, наивысшее питающее напряжение подстанции 110 кВ).
По варианту 4, если ПС 220/110/10 кВ принадлежит ПАО «ФСК ЕЭС», то по закону потребитель может осуществить технологическое присоединение только на уровне напряжения 110 кВ и выше (если потребитель не электростанция, обеспечивает работу средств связи, средств оповещения ГО и ЧС или пунктов пропуска через государственную границу). То есть в нашем случае подключится по стороне 10 кВ потребитель не может. Подключившись по стороне 110 кВ потребитель будет оплачивать услуги по передаче по тарифам ФСК (Вариант 4.1). Но это относится только к новым технологическим присоединениям. Если потребитель был подключен к подстанции ПАО «ФСК ЕЭС» по стороне 10 кВ (или по любому другому напряжению) до августа 2013 года — он оплачивает услуги по передаче электроэнергии по тарифам ФСК.
По варианту 4, если ПС 220/110/10 кВ НЕ принадлежит ПАО «ФСК ЕЭС», потребитель, вне зависимости от того, по какому уровню напряжения он будет подключаться, будет оплачивать услугу по передаче по тарифу ВН (Вариант 4.2).
Если уровень напряжения потребителя определен в соответствии с законодательством, то перейти на более высокий уровень напряжения можно только с помощью процедуры . Иных законных способов нет.
Стороны в договоре энергоснабжения не могут установить или изменить уровень электрического напряжения. Эта величина зависит от технологических условий, на которых энергопринимающие устройства потребителя присоединились к сетям сетевой организации.
