Министерство цифрового развития, связи и массовых коммуникаций
Российской Федерации
Ордена Трудового Красного Знамени
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
Московский технический университет связи и информатики
Кафедра экологии, безопасности жизнедеятельности и электропитания
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2Э
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ»
Выполнили ст. гр. БЗС 2002:
Масалова С.Э.
Фомичев А.С.
Лисовский Л.Д.
Проверил: Курбатов В.А.
Москва 2024
ЦЕЛЬ РАБОТЫ
1. Исследовать зависимость общего сопротивления заземляющего устройства и коэффициента использования от числа заземлителей, а также от отношения расстояния между заземлителями а к длине заземлителя l.
2. Исследовать эффективность действия защитного заземления и зануления в трехфазных сетях переменного тока напряжением до 1000 В с различными режимами нейтрали.
ТЕОРИТЕЧЕСКАЯ ЧАСТЬ
Рисунок 1. Схемы защитного заземления и зануления.
Расчётные формулы:
Коэффициент использования заземлителей:
Ток через тело человека в случае пробоя на незаземлённый корпус и прикосновения к последнему:
Ток через тело человека в случае пробоя на заземлённый корпус:
ВЫПОЛНЕНИЕ
№ вар. |
ρ, Ом·м |
l, м |
d, м |
h, м |
n, шт. |
Rз2, Ом |
Rз3, Ом |
Rз4, Ом |
Rз5, Ом |
6 |
150 |
4,5 |
0,075 |
1,0 |
- |
15,53 |
11,51 |
9,73 |
8,91 |
Корпус не заземлён:
Корпус заземлён:
-
Кол-во заземлителей n, шт.
31
2
3
4
5
Rз, Ом
-
15,53
11,51
9,73
8,91
η
-
0.914
0.822
0.729
0.637
Uэксп, В
a/l
1
463,6
272,7
193,2
154,5
132,5
2
463,6
257,5
181,8
144,9
123,6
3
463,6
244,0
171,7
133,2
109,1
Rз эксп, Ом
a/l
1
46,36
27,27
19,32
15,45
13,25
2
46,36
25,75
18,18
14,49
12,36
3
46,36
24,40
17,17
13,32
10,91
ηэксп
a/l
1
0.612
0.52
0.49
0.45
0.42
2
0.612
0.551
0.52
0.49
0.45
3
0.612
0.58
0.55
0.533
0.52
Графики ηрасч= f(n) и ηэксп1, 2, 3 = f(n) при a/l = 1, 2, 3 представлен на рисунке 1 и рисунке 2 соответственно:
1 - синий
2 - красный
3 - чёрный
Вывод:
С увеличением числа заземлителей коэффициент использования уменьшается. С увеличением отношения a/l коэффициент использования увеличивается.
2) Результаты расчетов и измерений (Uф=220В), выполненных согласно п.3 домашнего задания и п.З методики выполнения работы, представленные в виде таблица 3.
На рисунок 3 представлена схема лабораторной установки исследования защитного заземления в сети с ИН.
Рисунок 3 - Схема защитного заземления в сети с ИН
|
Rиз. кОм |
n |
Uрасч. В |
Ih расч. mA |
Uэксп. В |
Ih Эксп. mA |
Корпус не заземлен |
3.6 |
- |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
100,0 |
500 |
- |
1,312 |
1,312 |
1,3 |
1,3 |
|
Корпус заземлен |
3.6 |
1 |
- |
- |
72.6 |
59.1 |
2 |
2.81 |
2.81 |
41.4 |
27.8 |
||
3 |
2.09 |
2.09 |
31.0 |
19.7 |
||
4 |
1.77 |
1.77 |
25.5 |
15.8 |
||
5 |
1.62 |
1.62 |
22.3 |
13.5 |
||
500 |
1 |
- |
- |
0.8 |
0.8 |
|
5 |
0.0118 |
0.0118 |
0.2 |
0.2 |
3) Результаты измерений, выполненные согласно п.5 методики выполнения работы, представленные в виде таблицы 4.
На рисунке 4 представлена схема лабораторной установки исследования защитного заземления в сети с ЗН.
Рисунок 4 - Схема защитного заземления в сети с ЗН
Таблица 4
R3. ОМ Iср. А |
30 |
26 |
24 |
20 |
18 |
14 |
10 |
4 |
|||||||||
10 |
U, В |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
||||||||
I, A |
6.47 |
7.33 |
7.86 |
9.17 |
10 |
12.22 |
15.71 |
27.5 |
|||||||||
Ih, mA |
145.5 |
142.9 |
141.4 |
137.5 |
135.0 |
128.3 |
117.8 |
82.5 |
|||||||||
20 |
U, В |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
||||||||
I, A |
6.47 |
7.33 |
7.86 |
9.17 |
10 |
12.22 |
15.71 |
27.5 |
|||||||||
Ih, mA |
145.5 |
142.9 |
141.4 |
137.5 |
135.0 |
128.3 |
117.8 |
82.5 |
|||||||||
30 |
U, В |
194.12 |
190.67 |
188.57 |
183.33 |
180 |
171.11 |
157.14 |
110 |
||||||||
I, A |
6.47 |
7.33 |
7.86 |
9.17 |
10 |
12.22 |
15.71 |
27.5 |
|||||||||
Ih, mA |
145.5 |
142.9 |
141.4 |
137.5 |
135.0 |
128.3 |
117.8 |
82.5 |
|||||||||
Вывод:
В сетях с ИН при увеличении числа заземлителей и/или сопротивления изоляции ток через тело человека уменьшается. В сетях с ЗН применение защитного заземления не эффективно, т.к. даже при сопротивлении заземляющего устройства в 4 Ома ток через тело человека остается смертельным (82,5 мА).
7.Результаты измерений, выполненных согласно п. 6 методики выполнения работы:
Таблица 5
Iном. А. |
10 |
20 |
30 |
In(ф-0). A |
30 |
60 |
90 |
Uk. В |
110 |
110 |
110 |
Вывод:
В качестве защиты от пробоя на корпус в сетях с ЗН применяется защитное зануление. Принцип действия зануления - превращение замыкания на корпус в однофазное короткое замыкание (КЗ), т.е. между фазным проводом и нулевым защитным проводником, с целью вызвать большой ток, способный обеспечить КЗ срабатывание токовой защиты и тем самым автоматически отключить поврежденную электроустановку от питающей сети. Такой защитой являются плавкие предохранители или автоматы, устанавливаемые перед потребителями энергии для защиты от токов КЗ и перегрузок.
8.Результаты измерений, выполненных согласно п. 7 методики выполнения работы:
Таблица 6
Rзам. Ом. |
218 |
406 |
608 |
In(ф-0). A |
0.18 |
0.16 |
0.14 |
Uk. В |
180.62 |
156.47 |
136.82 |
Таблица 7
-
Rзам. Ом.
218
406
608
IRо. A
0,99
0.53
0.36
Ih. mA
3,95
2.14
1.43
Вывод:
Назначение заземления нейтрали в сетях до 1000 В – снижение напряжения зануленных корпусов относительно земли до безопасного значения на период замыкания фазы на землю (аварийный режим работы сети).