Почему домашнее напряжение выше ночью?

Я наблюдал за напряжением в моем собственном доме (Мексика, 120 В, 60 Гц). Я строил графики значений каждую минуту, и я начинаю замечать, что утром напряжение достигает 127, а днем ​​(4 часа дня) оно может опускаться до 118 В - почему это происходит?

Эффект очень похож на то, когда я включаю микроволновую печь на короткие периоды, однако эти изменения от 118 В до 127 В происходят медленно в течение 24 часов дня.

TL, DR; То, что вы видите, это, прежде всего, результат распределения реактивной нагрузки с падением напряжения вторичной нагрузки в трансформаторах и линиях.

Когда генераторы работают параллельно, как и они для снабжения национальных энергосистем, действуют два механизма, которые в значительной степени остаются незамеченными местным населением.

Возможно, наиболее критичным является распределение нагрузки по скорости. Это на самом деле довольно умно и довольно просто - каждый параллельный генератор запрограммирован на одинаковое, предсказуемое замедление от отсутствия нагрузки до полной нагрузки. Таким образом, если в сети начинается что-то большое, все генераторы реагируют примерно одинаково, распределяя нагрузку пропорционально их полной нагрузке.

Конечно, есть еще кое-что. На большой сети некоторые генераторы, такие как атомные станции, будут станциями базовой нагрузки и вряд ли будут вообще реагировать на эти изменения. На другом полюсе находятся станции пиков, такие как турбины, работающие на природном газе, которые могут очень быстро реагировать на действительно большие изменения в загрузке энергосистемы. Этот вид настройки наилучшим образом использует оба ресурса.

Но этот прием регулирования скорости не помогает при реактивной нагрузке. Вкратце, для тех, кто не связан, реактивная нагрузка состоит в основном из тех обменов током между емкостными и индуктивными нагрузками, которые не приводят к передаче реальной мощности.

Но мы можем использовать подобный прием, используя регулятор падения напряжения на выходе каждого генератора в сети. От холостого хода до полной нагрузки у каждого генератора будет примерно одинаковое падение выходного напряжения. Люди живут и работают в ежедневных циклах, и когда запускается целая куча индуктивных нагрузок, приводимых в действие двигателем, напряжение в сети немного снижается, чтобы сохранить равновесие. Это обычно бьет сильнее всего ранним вечером, с заметным ударом во время завтрака (обычно).

Эти две системы работают согласованно, чтобы гарантировать, что ни один блок в системе никогда не будет поглощать реальную или реактивную нагрузку, с которой он не может справиться (по крайней мере, до тех пор, пока не произойдет что-то действительно неожиданное). Конечно, дополнительные потери происходят между вами и сеткой, но я не могу дать вам точные пропорции без подробной информации об оборудовании.

Ваша энергетическая утилита, как правило, будет пытаться генерировать постоянное напряжение. Распределительная сеть линий электропередач и трансформаторов будет иметь некоторое сопротивление, и это приведет к падению напряжения в сети. Падение напряжения будет пропорционально потребляемому току, и оно меняется в течение дня. Из вашего мониторинга напряжения вы сможете определить периоды интенсивного использования в вашей местности. (Это может быть непросто, если коммунальная компания включает и выключает генераторы пикового времени.)

Еще одна вещь, которая может произойти, это то, что частота сети может немного снизиться с 60 Гц (в вашем регионе) во время пиковой нагрузки. Если это происходит, то коммунальная компания должна работать немного быстрее, чем 60 Гц в периоды небольшой нагрузки, чтобы восполнить это, иначе любые часы с питанием от сети потеряют время. Таким образом, они будут отслеживать частоту сети и терять и выигрывать время в течение дня, но в среднем они сохраняют свою точность.

Скорее всего, ваша утилита не идеально регулирует напряжение. Напряжение номинальное 120 В ; на практике устройства должны быть рассчитаны на диапазон 110-130 В или более. Если вы оказались рядом с большой промышленной нагрузкой (фабрикой), это может объяснить некоторые изменения. Некоторые электростанции легче регулировать, чем другие.

Существуют эффекты, которые приведут к локальному падению напряжения в вашем собственном доме, но наблюдаемые вами отклонения больше, чем это было бы, если у вас нет серьезных проблем с проводкой.

Самый простой ответ заключается в том, что потребность в энергии меньше, когда люди спят. Меньшая потребность в энергии означает меньшую текущую потребность. Меньшее потребление тока приводит к меньшим потерям при передаче, что позволяет увеличить напряжение (к значению «без нагрузки»).