Задание на работу
На одном из лабораторных стендов необходимо провести следующие опыты:
1. В трехпроводной сети с изолированной нейтралью исследовать однофазное прикосновение:
а) при изменении активного сопротивления изоляции фаз относительно земли (rA=rB=rC=var) при заданном значении сопротивления тела человека (Rh= const) и пренебрежении емкостями фаз относительно земли (CА=CB=CC=0), т.е. для воздушных сетей малой протяженности, снять зависимости Ih = f(rиз) и Uпр = f(Ih);
б) при изменении емкости фаз относительно земли (CA=CB=CC=var) и больших значениях активных сопротивлений изоляции фаз по сравнению с емкостными (т.е. rA=rB=rC=rиз> ?), что имеет место для кабельных сетей, и заданном значении сопротивления тела человека (Rh=const) снять зависимости Ih = f(C) и Uпр = f(Ih).
2. В четырехпроводной сети с заземленной нейтралью исследовать однофазное прикосновение при изменении значения сопротивления тела человека (Rh=var) при условии, что CA=CB=CC=0, т.е. для воздушной сети малой протяженности, и rA=rB=rC=rиз> ?, так как сопротивление изоляции много больше сопротивления заземления нейтрали r0 и ток, минуя rиз, замыкается через малое сопротивление r0. В этом опыте снимаются зависимости Ih = f(Rh) и Uпр = f(Ih).
3. В трехпроводной сети с изолированной нейтралью исследуются две защитные меры:
а) компенсация емкостной составляющей тока, для чего при заданном значении сопротивления тела человека (Rh=const), rA=rB=rC=rиз> ? и CA=CB=CC=C=0,6 мкФ, что характерно для протяженных воздушных сетей, устанавливают индуктивность L (дроссель) тумблером в нейтраль трансформатора и снимают зависимость Ih = f{L), предварительно измерив ток Ih без компенсации.
б) защитное заземление электроустановки, для чего устанавливают СА=СB=СC=0, rA=rB=rC=rиз=const и Rh=const (в соответствии с заданием) и при Rз=var снимают зависимость Ih = f(rз).
В настоящее время на стендах не исследуется защита занулением, широко применяемая в четырехпроводных сетях с заземленной нейтралью, т.к.
при этом должны перегорать согласно заложенному в конструкцию принципу предохранители и при каждом опыте надо устанавливать новые. Переход на автоматические отключающие устройства вместо предохранителей не реализован из-за технических трудностей и больших конструктивных переделок.
2.2 Порядок выполнения работы
Получите задание и разрешение от преподавателя на выполнение работы.
Работа на стенде СЭБ-1
Приведите стенд (рис. 10) в исходное положение, для чего:
– ручки переключателей СА, СВ, СС, rA, rB, rC установите на нулевые деления, а переключателей ПV и ПФ – в положение А;
– тумблеры "устройство", "шунтирующий", "компенсация", "за-нуление", rо, rр, rз в положение "выкл.";
– поворотом ручки переключателя 1 включите стенд.
1. Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью.
При соприкосновении с корпусом электроустановки, на которую
произошло замыкание фазы, через человека протекает ток, значение которого зависит от параметров сети. Чем ниже сопротивление изоляции rиз и чем больше емкость С сети относительно земли, тем больше опасность поражения.
Определите опытным путем значение тока Ih, проходящего через тело человека.
а) при СА=СB=СC= 0 и rA=rB=rC=rиз= var, для этого:
– двумя тумблерами на стенде включите "устр.";
– установите ручку Rh (сопротивление тела человека) согласно заданию;
– нажмите кнопку "замыкание", что означает замыкание фазы на корпус электроустановки;
– установите ручку переключателей rA, rB, rC последовательно на деления 1, 2, 5 и т.д., что соответствует активному сопротивлению изоляции фаз относительно земли;
– внесите показания приборов: вольтметра V и миллиамперметра A2 в бланк отчета в виде таблицы;
б) при rA= rB= rC = ? и СА = СB = СC = var, для этого:
– установите ручки переключателей СА, СВ, СС последовательно на деления 0,1; 0,2 и т.д., что соответствует емкости фаз относительно земли, и показания приборов впишите в таблицу;
– приведите стенд в исходное положение, для чего установите все ручки переключателей и тумблеры, как указано в начале опыта на стенде СЭБ-1.
2. Однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью.
В сети с заземленной нейтралью напряжения отдельных фаз по отношению к земле, как уже указывалось ранее, остаются практически постоянными в аварийном режиме и равны фазному напряжению. При соприкосновении с корпусом электроустановки, находящимся под напряжением, человек включается в электрическую цепь. Значение тока, проходящего через тело человека Ih, не зависит от электрических параметров сети, поскольку емкостное сопротивление и активное сопротивление изоляции фаз зашунтированы глухим соединением нейтрали с землей, имеющей очень малое сопротивление (для сети 380В r0 ? 4 Ом), которым можно спокойно пренебречь. При равенстве нулю сопротивления обуви и сопротивления основания (пола) ток, проходящий через тело человека, зависит только от его собственного сопротивления и может достичь смертельных для жизни значений.
Определите значение тока Ih через тело человека, для чего:
– включите "устр.";
– включите тумблер r0, что означает нейтраль трансформатора заземлена;
– нажмите кнопку "замыкание";
– ручку переключателя Rh последовательно установите в положение 1, 2, 4 и т.д.
– показания приборов внесите в таблицу, при этом вольтметр должен показывать фазное напряжение.
– приведите стенд в исходное положение.
3. Защитные меры в трехпроводной сети с изолированной нейтралью.
а) Компенсация емкостной составляющей тока в сети с изолированной нейтралью.
В протяженной сети с изолированной нейтралью, в которой емкость часто превышает 0,3 мкФ на фазу, для уменьшения (компенсации) емкостного тока замыкания на землю, а также тока через человека при его прикосновении к одной из фаз в нейтраль источника питания включают компенсирующее устройство в виде катушки индуктивности или дросселя.
В зависимости от значения индуктивности, которое в принципе можно регулировать, емкостной ток может быть полностью компенсирован либо недокомпенсирован или перекомпенсирован.
В данном опыте на стенде следует:
– двумя тумблерами включить "устр.";
– ручки переключателей СА, СB, СС установить в положение 0,6 мкФ, Rh –согласно заданию;
– нажать кнопку "замыкание" и показания приборов вписать в таблицу;
– включить тумблер "компенсация" и показания приборов внести в ту же таблицу, где указывается заданное сопротивление тела человека Rh и значения тока Ih и напряжения прикосновения Uпр без компенсации и с компенсацией;
– привести стенд в исходное положение.
б) Оценка эффективности защитного заземления.
Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала от поражения электрическим током при пробое фазы на корпус в сети с изолированной нейтралью (U < 1000 В) на электроустановках устраивается защитное заземление, которое представляет собой преднамеренное соединение с землей металлических нетоковедущих частей электроустановки, нормально не находящихся под напряжением, посредством заземляющих проводников и заземлителей (см. работу "Исследование защитного заземления"). При правильно выполненном заземлении (т.е. правильно выбранном и реализованном заземляющем устройстве с соответствующим значением сопротивления заземления, для UА=380В rз? 4 Ом) напряжение прикосновения на корпусе и напряжение шага у корпуса основания при стекании тока через заземлитель должны быть меньше предельно допустимых, и тогда ток через человека будет меньше порогового отпускающего, т.е. меньше 10—15 мА.
Определите эффективность защитного, заземления, для этого:
– двумя тумблерами включите "устр.";
– переключатель Rh поставьте согласно заданию;
– установите ручки переключателей rA, rB, rC в соответствии с заданием;
– нажмите кнопку "замыкание" и снимите показание миллиамперметра A2, представляющего ток через человека Ih;
– включите тумблер rз, что означает подключение корпуса оборудования к защитному заземлению, и вновь запишите показания миллиамперметра, которое будет представлять значение тока через человека при наличии заземления электроустановки;
– приведите стенд в исходное положение.
Работа на стенде СЭБ-2
Пояснения к содержанию каждого из опытов не даются, т.к. они уже приведены при работе на стенде СЭБ-1. Приводится лишь порядок выполнения работы.
1. Однофазное прикосновение в сети с изолированной нейтралью.
а) – включите тумблер "Сеть";
– переключатели СА, СB, СС поставьте в положение "0", переключатель Rh – в положение, соответствующее варианту задания;
– нажмите на кнопку Sкп, что соответствует замыканию фазы на корпус, и изменяя последовательно активное сопротивление изоляции фазных проводов относительно земли (rA=rB=rC=1; 2; 10 и 400 кОм) снимите значения тока, протекающего через человека Ih, по показанию миллиамперметра А2;
– результаты наблюдений занесите в бланк отчета;
– верните все переключатели и тумблеры в исходное положение, т.е. в положение "Выкл.".
б) – включите тумблер "Сеть";
– переключатели rA, rB, rC поставьте в положение ?, переключатель Rh– в положение, соответствующее варианту задания;
– нажмите на кнопку Sкп и, изменяя последовательно емкость фазных проводов относительно земли (СА=СB=СC=0,1; 0,2; 0,6; 1,0; 1,6 мкФ), снимите значения тока, протекающего через человека, с прибора А2. Показания для 0,1 и 0,2 мкФ возьмите по верхней шкале миллиамперметра, для остальных значений емкости – по нижней шкале;
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
2. Однофазное прикосновение в сети с заземленной нейтралью.
– включите тумблер "Сеть", а также Во, что соответствует включению четвертого (нейтрального) провода, Ro, Sш1, что соответствует соединению нейтральной точки с землей;
– тумблер Rрб поставьте в положение 4 Ом, что соответствует подключению сопротивления рабочего заземления;
– нажмите на кнопку Sкп и, изменяя последовательно значения Rh, снимите значения тока, протекающего через человека, с прибора A2 (по нижней шкале);
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
3. Защитные меры в трехпроводной сети с изолированной нейтралью.
а) Компенсация емкостной составляющей тока в сети с изолированной нейтралью.
– включите тумблер "Сеть";
– установите ручки переключателей СА, СВ, СС в положение 0,6 мкФ, Rh — согласно заданию;
– нажмите на кнопку Sкп и изменяя значения L (для чего установите ручку тумблера SL в положения 0; 1; 2) снимите зависимость Ih = f(L);
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
– б) Оценка эффективности защитного заземления.
– включите тумблер "Сеть";
– поставьте переключатели Rh, rA, rB и rC в положение, соответствующее варианту задания;
– нажмите на кнопку Sкп и снимите значение тока, протекающего через человека при его прикосновении к незаземленному корпусу, с прибора А2 (по нижней шкале);
– включите тумблер Rз (сопротивление заземления) и при нажатой кнопке Sск снимите с прибора А2 значения тока, протекающего через человека, при изменении R3 4, 10 и 75 Ом (для Rз = 4 и 10 Ом показания берите с верхней шкалы прибора A2);
– верните все тумблеры и переключатели в исходное положение.
Обработка экспериментальных данных
1. По результатам исследования сети с изолированной нейтралью:
а) постройте графики зависимостей Iк = f(rиз) и Uпр = f(Ih); сделайте анализ полученных кривых. Рассчитайте по заданному значению Rh значения тока Ih = Uф/(Rh + rиз/3) и напряжение прикосновения Uпр=Ih расRh и сравните с экспериментальными данными.
б) постройте графики зависимостей Ih = f(C) и Uпр = f(Ih) и сделайте анализ полученных зависимостей кривых.
2. По результатам исследования сети с заземленной нейтралью постройте графики зависимости Ih = f(Rh) и Uпр = f(Ih) и сделайте анализ полученных кривых.
3. По результатам опытов по компенсации емкостной составляющей тока и оценке эффективности защитного заземления сделайте соответствующие выводы.
