Часть I

Исследование зануления

Р абота выполняется на лабораторном стенде (левая часть), принципиальная электрическая схема которого приведена на рис.5.

Схема состоит из вторичной обмотки питающего трансформатора 10 кВ/0,4 кВ и потребителя – электродвигателя ~ тока 380 В. Сеть четырехпроводная с заземленной нейтралью (τ₀) источника пи­тания (трансформатора).

Электродвигатель подсоединен к сети через трехфазный выключа­тель В₈ и предохранители Пр₁; Пр₂; Пр₃. Корпус электродвигателя занулен - соединен с нулевым проводом питающего трансформатора. Кроме того, имеется повторное заземление нулевого провода (r_n) и возможность заземления корпуса электродвигателя (r_k).

Короткое замыкание фазы А на корпус электродвигателя происхо­дит выключателем В₆ , а на землю - выключателем В₇.

При коротком замыкании на корпус загорается лампочка Лτ₁ и амперметр ~ А₂ показывает величину тока замыкания. При коротком замыкании на землю загорается лампочка Л₂.

Выключатели В₁, В₂, В₃, В₄, В₅, обеспечивают необходимые в ходе выполнения работ подключения (отключения) различных элементов схе­мы. Схема подключается к электросети лаборатории выключателем В_С1.

На нижней (горизонтальной) панели стенда расположены слева

направо:

- схема для измерения полного сопротивления петли "фаза-нуль",

состоящая из амперметра ~ А₁, вольтметра ~ V₁, понижающего трансформатора, регулировочного и балластного сопротивлений. Схема включается в сеть выключателями B₁₅ и B₁₆. Цифры у острия стре­лок указывают точки сети, к которым подключены плечи схемы;

- вольтметра ~ V₂ -для замера в различных ситуациях напряже­ния на нулевом проводе и на корпусе электродвигателя относительно земли. Выключателями В₁₂; B₁₃; B₁₄ вольтметр подключается к точкам 5, 6, 8 нулевого провода и корпуса электродвигателя, выключателем В₁₁ - к точке 7 земли;

- секундомер τ для измерения времени срабатывания предохрани­теля Пр₁, подключается к схеме выключателем В₉.

Порядок выполнения работы

1. Исследование действия зануления.

Установить выключатели В_С1;В₁, B₂, В₃, B₈, В₅ вверх в положение “включено” (горит лампочка Л₃). Вернуть на ноль стрелки секун­домера, нажав рычаг - "сброс".

Сделать короткое замыкание фазы А на корпус электродвигателя, включив последовательно выключатели В₉ и В₆ и зафиксировать ток короткого замыкания (по амперметру ~ А₂,) и время срабатывания защиты - предохранителя Пр₁ (по секундомеру τ).

После срабатывания защиты выключить выключатели В₆ и В₉, нажав на клавишу, установить в исходное положение предохранитель Пр₁ (за­горится лампочка Л₃) и рычагом возврата "сброс" вернуть на ноль стрелки секундомера. Результаты замеров занести в табл.1.

Таблица 1

Ток срабатывания предохранителя Пр, JФ, А	40
Ток короткого замыкания (КЗ), JКЗ, А
Время срабатывания защиты при КЗ, τ, с

Сделать вывод:

- за счет чего зануление обеспечивает защиту работающих от поражения электрическим током при КЗ одной из фаз на корпус оборудо­вания;

- достаточно ли время срабатывания предохранителя Пр₁ для

обеспечения безопасности работающих.

2. Исследование элементов зануления.

А. Назначение нулевого провода:

- включить выключатели В_С1, B₁, B₃, B₈, B₅;

- выключателем B₂ отключить нулевой провод;

- включив В₄ заземлить корпус электродвигателя;

- сделать короткое замыкание фазы А на корпус, включив выклю­чатель В₆;

- зафиксировать ток КЗ по амперметру ~ А₂;

- после снятия замера выключить выключатели B₆, B₄; включить зануление выключателем В₂;

- результаты замеров занести в табл.2;

- объяснить причину снижения тока КЗ и почему не сработала за­щита.

Таблица 2

Ток КЗ при отключенном нулевом проводе, JКЗ, А

Сделать вывод: назначение нулевого провода.

Б. Назначение заземления нейтрали:

- включить выключатели Вс₁: B₂, B₃, B₈;

- выключателями В₁ и В₅ отключить заземление нейтрали транс­форматора и повторное заземление нулевого провода;

- выключателями B₁₁ и В₁₂ подключаем вольтметр ~ V₂ к точкам 5 и 7 схемы;

- выключателем В₇ делаем короткое замыкание фазы А на землю;

- зафиксировать показания вольтметра ~ V₂; занести в табл.З;

- включив выключатель В₁, подключить заземление нейтрали к схеме и снова замерить напряжение по вольтметру ~ V₂; занести в табл.3 (при этом отклонение стрелки минимально);

- выключить выключатели B₇, B₁₁, B₁₂, включить выключатель В₅.

Таблица 3

Напряжение КЗ при отключении заземления UКЗ, В
Напряжение КЗ после подключения заземления нейтрали UКЗ, В

Сделать вывод: назначение заземления нейтрали трансформатора.

В. Назначение повторного заземления нулевого провода.

а) при исправной схеме:

- включить выключатели В_С1, B₁, B₂, B₃, B₈;

- выключателем B₅ отключить повторное заземление нулевого провода;

- выключателями B₁₁и B₁₃ подключить вольтметр ~ V₂ к точкам 6 и 7 схемы;

- сделать короткое замыкание фазы А на корпус выключателем В₆ и до срабатывания защиты зафиксировать показания вольтметра ~ V₂, занести в табл.4;

- выключить выключатель В₅, установить в исходное положение Пр₁ (горит лампочка Л₃);

- выключателем В₅ подключить повторное заземление нулевого провода;

- сделать короткое замыкание фазы А на корпус электродвигате­ля, включив выключатель B₆ и до срабатывания защиты зафиксировать показания вольтметра ~ V_2, занести в табл.4;

- выключить выключатели B₆, B₁₁, B₁₃ установить в исходное по­ложение предохранитель Пр₁ (горит лампочка Л₃).

б) при обрыве нулевого провода:

- выключателем В₅ отключить повторное заземление нулевого провода;

- оборвать нулевой провод, выключив выключатель B₃;

- выключателями B₁₁и B₁₄ подключить вольтметр ~ V₂ к точкам 7 и 8 схемы;

- сделать короткое замыкание фазы А на корпус электродвигате­ля., включив выключатель В₆ и зафиксировать показания вольтметра ~ V₂, занести в табл.4;

- выключателем В₅ подключить повторное заземление нулевого провода к сети и зафиксировать показания вольтметра в этой ситуа­ции; занести в табл.4;

- выключить выключатели B₆, B₁₁, B₁₄ включить выключатель В₃

Таблица 4

Ситуация Измеряемые параметры	КЗ на корпус установки	КЗ при обрыве нулевого провода
Напряжение КЗ при отключении повторного заземления нулевого провода UКЗ, В
Напряжение КЗ при наличии повторного заземления нулевого провода UКЗ, В

Сделать вывод: сформулировать назначение повторного заземле­ния нулевого провода.

3. Контроль сопротивления петли "фаза-нуль":

- включить выключатели Вс₁, B₁, B₂, B₃, B₅;

- выключателем B₈ отключить электродвигатель от сети;

- соединить обмотки электродвигателя с его корпусом, включив выключатель В₆;

- выключателями В₁₅ и В₁₆ подключить схему для измерения соп­ротивления петли "фаза-нуль";

- зафиксировать показания приборов схемы (амперметра ~ А₁ и вольтметра ~ V₁); занести в табл.5;

- выключить выключатели B₁₅, B₁₆, B₆;

- выключить выключатели Вс₁, B₁, B₂, B₃, B₅;

Таблица 5

Измеряемые параметры	Напряжение петля “Ф-Н” UФ-Н, В
	Ток петли “Ф-Н” JФ-Н, А
Расчет петли сопротивления Ф-Н RФ-Н= , Ом
Расчет ожидаемого тока КЗ JКЗ= , А
Проверка выполнения условий срабатывания защиты JКЗ>JСР.ПР. (Jср=40 А)

Определить, обеспечил ли ожидаемый при R петли "фаза-нуль" ток короткого замыкания срабатывание защиты (предохранителя Пр₁).

J_К.З. = > J_ср.пр.