Ордена Трудового Красного Знамени
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего образования
«Московский технический университет связи и информатики»
(МТУСИ)
ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА № 2Э
«ИССЛЕДОВАНИЕ ЭФФЕКТИВНОСТИ ДЕЙСТВИЯ ЗАЩИТНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ И ЗАНУЛЕНИЯ»
Работу выполнил:
Студент группы БОС-2001
Ядринцев С.М.
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
Таблица №1.
№ вар. |
ρ, Ом·м |
l, м |
d, м |
h, м |
n, шт. |
Rз2, Ом |
Rз3, Ом |
Rз4, Ом |
Rз5, Ом |
5 |
70 |
4 |
0,065 |
0,9 |
5 |
8,34 |
6,19 |
5,24 |
4,81 |
Таблица №2.
-
Кол-во заземлителей n, шт.
1
2
3
4
5
Rз расч, Ом
13.43
8,34
6,19
5,24
4,81
ηрасч
1
0,81
0,72
0,64
0,56
Uэксп, В
a/l
1
212.1
124.8
88.4
70.7
60.6
2
212.1
117.8
83.2
66.3
56.6
3
212.1
111.6
78.6
60.9
49.9
Rз эксп, Ом
a/l
1
21.21
12.48
8.84
7.07
6.06
2
21.21
11.78
8.32
6.63
5.66
3
21.21
11.16
7.86
6.09
4.99
ηэксп
a/l
1
1,00
0,85
0,80
0,75
0,70
2
1,00
0,90
0,85
0,80
0,75
3
1,00
0,95
0,90
0,87
0,85
Iэксп = 10А
Графики ηрасч= f(n) и ηэксп1, 2, 3 = f(n) при a/l = 1, 2, 3 представлен на рисунке 1 и рисунке 2 соответственно:
расч
n
Рисунок 1- График ηрасч= f(n)
расч
n
Рисунок 2 - График ηэксп1, 2, 3 = f(n) при a/l = 1, 2, 3.
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
Таблица 3
|
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 |
- |
- |
26,5 |
39,8 |
2 |
1,51 |
1,51 |
12,5 |
20,7 |
||
3 |
1,129 |
1,129 |
8,8 |
15,1 |
||
4 |
0,95 |
0,95 |
7,1 |
12,2 |
||
5 |
0,878 |
0,878 |
6,1 |
10,6 |
||
500 |
1 |
- |
- |
0,3 |
0,3 |
|
5 |
0,006 |
0,006 |
0,1 |
0,1 |
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 |
185.8596 |
181.369 |
178.6453 |
171.8719 |
167.5862 |
0 |
0 |
0 |
|||||||||
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 |
185.8596 |
181.369 |
178.6453 |
171.8719 |
167.5862 |
156.2309 |
138.6529 |
0 |
|||||||||
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 |
185.8596 |
181.369 |
178.6453 |
171.8719 |
167.5862 |
156.2309 |
138.6529 |
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.