новая папка 1 / 287419

Электропотребители 1 и 2 — трехфазные и питаются через автоматические выключатели S5 и S10, которые в положении «I» рукояток подключают их к сети, а в положении «О» — отключают. Электропотребитель 3 — однофазный, постоянно подключен к сети, и его корпус занулен.

Зануление корпусов 1 и 2 реализуется подключением их к PE- проводнику при установке переключателей S8 и S14 во включенное положение — 1. Распределенное по длине каждого фазного провода сопротивление от нейтральной точки источника до места подключения к сети электропотребителя 2 Rф = 0,1 Ом. Оно распределено поровну на участках провода: от нейтральной точки до точки подключения потребителя 1 и от нее до точки подключения потребителя 2. Распределенное по длине PE-проводника сопротивление RPE1 (от нейтральной точки источника до корпуса 1) равно RPE2 (между корпусами 1 и 2), причем значение RPE, равное сумме RPE1 и RPE2, можно изменять переключателем S6. Стенд позволяет имитировать обрыв PE-проводника между корпусами 1 и 2, установив рукоятку переключателя S12 в выключенное положение. Возможно также изменять с помощью переключателя S16 значение переходного сопротивления Rпер в месте присоединения зануляющего проводника к корпусу 2.

В стенде предусмотрено замыкание фазного провода А на корпус 1 и фазного провода В на корпус 2 при нажатии на кнопки S7 и S13 соответственно.

Справа на лицевой панели стенда размещены цифровые индикаторы миллисекундомера, амперметра и вольтметра.

Миллисекундомер позволяет измерять интервал времени от момента нажатия кнопки S13 до момента размыкания контактов автоматического выключателя S10 применительно к электропотребителю 2.

Под индикатором амперметра расположены два переключателя, из которых левым осуществляется его включение в электрические цепи схемы (свечение светодиода указывает место подключения амперметра). В положении переключателя «A1» можно измерить ток в зануляющем проводнике корпуса 2, в положении «А2» — в его заземляющем проводнике, в положении«A3» — ток, проходящий через повторное заземление PE-проводника. Правый переключатель позволяет регулировать верхний предел измерения от 2 до 2000 А в зависимостиот значения измеряемоготока.

11

Под индикатором вольтметра расположена пара штепсельных гнезд, являющихся его входом, и переключатель верхнего предела измерения напряжения (от 2 до 2000 В). Входные гнезда вольтметра в процессе измерения соединяют двумя гибкими проводниками с парой штепсельных гнезд (из имеющихся пятнадцати Х1–Х15), напряжение между которыми необходимо определить.

При переключении пределов измерения амперметра или вольтметра необходимо подождать установившегося показания цифрового индикатора прибора.

Если значение тока или напряжения окажется выше установленного переключателем верхнего предела измерений, то соответствующий цифровой индикатор гаснет и в его левой части появляется вертикальная светящаяся полоска. В этом случае необходимо перевести переключатель в положение «2000», подождать (не более 15 с) установившегося показания индикатора, а затем подобрать соответствующий предел измерения прибора.

В процессе измерений может наблюдаться дрейф последней цифры показаний индикатора. При этом следует регистрировать среднее значение измеряемой величины.

Стенд устроен таким образом, что позволяет длительно сохранять результаты измерений исследуемых параметров, соответствующие результатам измерений в период замыкания фазного провода на корпус электропотребителя. Расположенная в правом нижнем углу лицевой панели кнопка «СБРОС» предназначена для возвращения схемы в исходное состояние после завершения измерений исследуемых параметров.

ПРАВИЛА БЕЗОПАСНОСТИ ПРИ РАБОТЕ НА СТЕНДЕ

1.К работе на стенде допускаются лица, ознакомившиеся с его описанием.

2.Включать стенд в сеть только с разрешения лаборанта.

3.После окончания работы выключить стенд тумблером S2.

4.При обнаружении неполадок отключить стенд от сети и сообщить лаборанту.

12

ЗАДАЧИ И ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

Задание № 1. Исследовать функционирование защитного зануления без повторного заземления РЕ-проводника.

Рассчитать по формулам (2)–(7) значения тока короткого замыкания фазного провода на корпус 2 (Iк), а также напряжения относительно земли зануленных корпусов 1, 2, 3 в зависимости от значений RPE = 0,1; 0,2; 0,5 Ом при постоянном Rпер = 0, а затем в зависимости от значений Rпер = 0,1; 0,5 Ом при постоянном

RPE = 0,1 Ом. При расчетах принять Rф = 0,1 Ом, RPE1 = RPE/2 и заданное преподавателем значение фазного напряжения сети

(например, Uф = 220 В). Результаты вычислений занести в отчет о лабораторной работе, а затем проверить их экспериментально, выполнив следующие указания.

1.Оценить время срабатывания автоматического выключателя электропотребителя 2, ток короткого замыкания, напряжение зануленных корпусов 1, 2, 3 и нулевой точки источника питания относительно земли в зависимости от сопротивления петли «фаза– нуль», образующейся при замыкании фазного провода на корпус 2

иотсутствии повторного заземления РЕ-проводника (переключатель S17 в выключенном положении).

1.1.Привести стенд в исходное состояние: вращающиеся рукоятки переключателей (кроме регулирующих пределы измерения амперметра и вольтметра, а также сопротивления проводов сети относительно земли) установить в крайнее положение, повернув против хода часовой стрелки, а рукоятки двухпозиционных переключателей — в нижнее или левое положение. Переключатели верхних пределов измерения амперметра и вольтметра установить в положение «2000».

1.2.Моделировать трехфазную пятипроводную сеть с заземленной нейтралью, включив переключатели S1, S3, S4, S12.

1.3.Присоединить корпуса 1 и 2 к РЕ-проводнику, включив переключатели S8 и S14.

1.4.Установить переключателями S6 и S16 значения RPE = 0,1 Ом

иRпер = 0 соответственно.

1.5.Подключить фазные провода сети к источнику питания, установив рукоятку S2 в положение «I».

1.6.Подключить электропотребители 1 и 2 к фазным проводам сети — рукоятки автоматических выключателей S5 и S10 установить в положение «I».

13

1.7.Установить левый переключатель амперметра в положение

«A1».

1.8.3амкнуть фазный провод В на корпус 2, нажав кнопку S13.

1.9.Записать показания цифровых индикаторов миллисекундомера и амперметра в отчет о лабораторной работе.

1.10.Присоединить пару проводников к вольтметру, вставив их наконечники в гнезда «ВХОД». Наконечник на другом конце одного из проводников установить в гнездо Х2, потенциал которого равен нулю. Устанавливая свободный наконечник второго проводника последовательно в гнезда Х4, Х8, Х11 и Х1, измерить значения напряжения относительно земли корпусов 1, 2, 3 и нулевой точки источника питания соответственно. Полученные значения напряжения записать в отчет.

1.11.Нажать кнопку «СБРОС».

1.12.Устанавливая переключателем S6 значения RPE = 0,2, а затем 0,5 Ом, каждый раз измерять время срабатывания автоматического выключателя, ток короткого замыкания и значения напряжения, указанные в п. 1.10, выполняя соответствующие указания пп. 1.6, 1.8–1.11 (здесь и далее рекомендации п. 1.6 относятся к электропотребителю 2).

2.При замыкании фазного провода на корпус 2 оценить время срабатывания автоматического выключателя, ток короткого замыкания, напряжение относительно земли зануленных корпусов 1, 2, 3 и точки ответвления РЕ-проводника к корпусу 2, а также нулевой точки источника питания в зависимости от переходного сопротивления Rпер петли «фаза–нуль».

2.1.Установить переключателем S6 заданное преподавателем

значение RPE, которое должно оставаться в процессе эксперимента постоянным (например, RPE = 0,1 Ом).

2.2.Измерить время срабатывания автоматического выключателя, ток короткого замыкания, напряжение корпусов 1, 2, 3, точки ответвления РЕ-проводника к корпусу 2 (гнездо Х7) и нулевой точки источника питания, устанавливая переключателем S16 по-

следовательно значения Rпер = 0,1 и 0,5 Ом. При каждом значении Rпер выполнять указания пп. 1.6,1.8–1.11, дополнительно измеряя напряжение в гнезде Х7.

2.3.Отсоединить фазные провода сети от источника питания, переведя рукоятку S2 в положение «О».

3.Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере зависимости исследуемых

14

параметров от сопротивлений RPE и Rпер петли «фаза–нуль» при отсутствии повторного заземления РЕ-проводника.

Задание № 2. Исследовать влияние повторного заземления РЕ- проводника на уровень обеспечения электробезопасности при применении защитного зануления.

Рассчитать по формулам (8)–(15) значения тока короткого замыкания фазного провода на корпус 2 (Iк), тока, стекающего на землю через повторный заземлитель (Iз), а также значения напряжения относительно земли РЕ-проводника в точках 0, а, b, с и присоединенных к нему корпусов 1, 2, 3 в зависимости от значений Rп = 4; 10; 100 Ом. Кроме того, вычислить по формулам (16)– (20) значения указанных напряжений, а также тока Iз в случаях обрыва РЕ-проводника между корпусами 1 и 2 вначале без повторного заземления РЕ-проводника, а затем с повторным заземлением при значениях его сопротивления Rп = 4; 10; 100 Ом. При расчетах

принять Rф = RPE = 0,1 Ом, RPE1 = RPE/2, Rпер = 0 и заданное преподавателем значение фазного напряжения сети (например,

Uф = 220 В). Результаты расчетов занести в отчет о лабораторной работе, а затем проверить их экспериментально, выполнив следующие указания.

1.Измерить время срабатывания автомата защиты, ток короткого замыкания и ток, стекающий в землю через повторный заземлитель, а также напряжение зануленных корпусов 1, 2, 3 и нулевой точки источника питания при замыкании фазы В на корпус 2 вначале без повторного заземления РЕ-проводника, а затем с повтор-

ным заземлением, оценив при этом влияние сопротивления Rп на исследуемые параметры.

1.1.Выполнить указания пп. 1.1–1.11, 2.3 задания № 1 (если задание № 2 выполняется в комплексе с заданием № 1, то следует только проверить соответствие положений рукояток переключателей указаниям перечисленных пунктов, а результаты измерений заимствовать из отчета о работе по заданию № 1).

1.2.Осуществить повторное заземление РЕ-проводника, включив переключатель S17.

1.3.Переключателем S19 установить значение Rп = 4 Ом.

1.4.Выполнить повторно указания пп. 1.5, 1.6, 1.8–1.10 задания

№1 (здесь и далее рекомендации п. 1.6 относятся к электропотребителю 2).

1.5.Измерить ток, стекающий на землю через повторный заземлитель, установив рукоятку левого переключателя амперметра

15

в положение «А3». Полученное значение тока записать в отчет о лабораторной работе.

1.6. Нажать кнопку «СБРОС».

1.7. Установить переключателем S19 значения Rп = 10 и 100 Ом. При каждом значении Rп выполнить указания пп. 1.6–1.10 задания № 1 и пп. 1.5, 1.6 задания № 2.

2. Измерить напряжение зануленных корпусов 1, 2 и 3 и нулевой точки источника питания в случае обрыва РЕ-проводника между корпусами 1 и 2 и замыкании фазы В на корпус 2 вначале без повторного заземления РЕ-проводника, а затем с повторным заземлением, оценив при этом влияние сопротивления повторного заземления Rп на исследуемые напряжения и ток, стекающий в землю.

2.1.Отсоединить повторный заземлитель от РЕ-проводника, выключив переключатель S17.

2.2.Произвести обрыв РЕ-проводника, выключив переключатель S12.

2.3.Выполнить указания пп. 1.5, 1.6, 1.8, 1.10, 2.3 задания № 1.

2.4.Присоединить повторный заземлитель к РЕ-проводнику, включив переключатель S17.

2.5.Установить переключателем S19 значение Rп = 4 Ом.

2.6.Выполнить повторно указания пп. 1.5, 1.8, 1.10 задания

№1, а также пп. 1.5, 1.6 задания № 2.

2.7. Установить переключателем S19 значения Rп = 10 и 100 Ом. При каждом значении Rп выполнить измерения исследуемых напряжений и тока согласно указаниям пп. 1.8, 1.10 задания

№1, а также пп. 1.5, 1.6 задания № 2.

2.8.Отсоединить фазные провода от источника питания, переведя рукоятку S2 в положение «О».

3.Сопоставить результаты расчетов и экспериментальных исследований. Сделать вывод о характере влияния повторного за-

земления РЕ-проводника и его сопротивления Rп на напряжение зануленных корпусов 1, 2, 3 и нулевой точки источника питания при замыкании фазного провода на корпус 2 при нормальном состоянии РЕ-проводника и в случае его обрыва. Вывод записать в отчет о лабораторной работе.

16

Вопросы для самоконтроля

1.Как устроено и функционирует защитное зануление?

2.Каково назначение РЕ-проводника в электрической сети с глухозаземленной нейтралью?

3.В какой сети применяется PEN-проводник и каково его назначе-

ние?

4.Каково назначение заземления нейтрали источника тока и повторного заземления РЕ-проводника? В каких ситуациях и каким образом это назначение реализуется?

5.Какое напряжение будет на зануленных корпусах электропотребителей в случае обрыва РЕ-проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва при отсутствии повторного заземления РЕ-проводника?

6.Как изменится напряжение на зануленных корпусах в аналогичной ситуации при наличии повторного заземления РЕ-проводника?

ЛИТЕРАТУРА

1.ПУЭ-7. Правила устройства электроустановок. 7-е изд. Москва,

Изд-во: Омега-Л, 2013. 268 с.

2.Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. 2-е изд., перераб. и доп. Москва, Энергоатомиз-

дат, 1984, с. 222–256.

17

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

МГТУ	Отчет о лабораторной работе					(индекс группы)
им. Н.Э. Баумана	«Исследование защитного
НУК «Э»	зануления»
Кафедра Э-9	Задание № 1					(Ф.И.О. студентов)
Таблица 1.1 (Rпер = 0)
Сопротивление РЕ-проводника, RPE, Ом					0,1		0,2	0,5
Время срабатывания автоматического вы-
ключателя, мс
Ток короткого замыкания		Расчет
фазы на корпус 2, Iк, А		Эксперимент
Напряжение на корпусе 1,		Расчет
Uк1, В		Эксперимент
Напряжение на корпусе 2,		Расчет
Uк2, В		Эксперимент
Напряжение на корпусе 3,		Расчет
Uк3, В		Эксперимент
Напряжение U0, В		Эксперимент
Таблица 1.2 (RРЕ = 0,1 Ом)
Переходное сопротивление Rпер, Ом							0,1	0,5
Время срабатывания автоматического выключателя, мс
Ток Iк, А			Расчет
			Эксперимент
Напряжение Uк1, В			Расчет
			Эксперимент
Напряжение Uк2, В			Расчет
			Эксперимент
Напряжение Uк3, В			Расчет
			Эксперимент
Напряжение в точке b от-			Расчет
ветвления РЕ-проводника к
			Эксперимент
корпусу 2 Ub, В (гнездо Х7)
Напряжение U0, В			Эксперимент

Вывод:______________________________________________________

____________________________________________________________

Работу выполнили (подписи) Дата Работу принял (подпись) Дата

18

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

МГТУ		Отчет о лабораторной работе					(индекс группы)
им. Н.Э. Баумана		«Исследование защитного
НУК «Э»			зануления»
Кафедра Э-9			Задание № 2			(Ф.И.О. студентов)
Таблица 2.1
Значения сопротивления Rп (Rпов), Ом							∞	4	10		100
Время срабатывания автоматического выключа-
теля, мс
Ток Iк, А				Расчет
				Эксперимент
Ток Iз, А				Расчет
				Эксперимент
Напряжение на корпусе 1, В				Расчет
				Эксперимент
Напряжение на			Расчет	Uк2 = Uк3
				Uк2
корпусах 2 и 3, В			Эксперимент
				Uк3
Значения напряжения U0, В				Расчет
				Эксперимент
Таблица 2.2
Сопротивление Rп (Rпов), Ом							∞	4		10	100
Ток Iз, А				Расчет
				Эксперимент
Напряжения на			Расчет	Uк1 = U0
корпусе 1 и в
				Uк1
нулевой точке			Эксперимент
источника пита-				U0
ния, В
Напряжения на			Расчет	Uк2 = Uк3
				Uк2
корпусах 2 и 3, В			Эксперимент
				Uк3

Вывод:______________________________________________________

____________________________________________________________

Работу выполнили (подписи) Дата Работу принял (подпись) Дата

19

СОДЕРЖАНИЕ
Цель лабораторной работы .......................................................................	3
Теоретическая часть...................................................................................	4
Экспериментальная часть..........................................................................	10
Описание лабораторного стенда...............................................................	10
Правила безопасности при работе на стенде...........................................	12
Задачи и порядок выполнения работы.....................................................	13
Задание № 1 ................................................................................................	13
Задание № 2 ................................................................................................	15
Вопросы для самоконтроля.......................................................................	17
Литература..................................................................................................	17
Приложение 1 .............................................................................................	18
Приложение 2 .............................................................................................	19

20