2. Экспериментальная часть

2.1. Описание лабораторной установки

В лабораторной работе используются следующие блоки:

– блок линейных дросселей;

– трехфазный источник питания;

– блок мультиметров;

– трехфазный трансформатор;

– модель участка электрической сети;

– модель человека;

– модель замыкания на землю

2.3. Порядок выполнения работы

Анализ ситуации прикосновения человека (в электрических сетях с изолированной нейтралью)

Работа осуществляется в следующей последовательности:

1. Соедините гнезда защитного заземления всех блоков, используемых в эксперименте, с гнездом "РЕ" источника G1 желтыми проводами с зеленой полосой.

2. Соедините аппаратуру в соответствии с электрической схемой соединений рис 1.1 . Используйте красные провода для соединения амперметра на блоке мультиметров с цепью прикосновения человека на модели человека (контакт 2), вольтметра 1 с землей модели замыкания на землю и вольтметра 2 с фазой А модели замыкания на землю. Для остальных соединений используйте черные провода.

3. Рассчитайте напряжения прикосновения и тока, проходящего через тело человека, для различных условий работы сети, пользуясь расчётными ф

Uл

ормулами, приведенными в табл. 1.1, и занесите полученные расчётные данные в табл. 1.2.

4. Установите на амперметре и вольтметре максимальные значения – 2 А и 700 В. Для создания нормального режима на моделе замыкания на землю установите R_ЗАМ= ∞.

5. Включите трехфазный источник питания и питание блока мультиметров.

6. Снимите в электрической сети с изолированной нейтралью в нормальном режиме с помощью амперметра и вольтметра блока мультиметров следующие зависимости тока через тело человека: I_h = f(R_ИЗ), I_h = f(C), I_h= f(R_ОБУВИ), I_h = f(R_ПОЛА) для этого:

6.1 установите на модели человека: R_ОБУВИ = R_ПОЛА = 0, на модели участка электрической сети C = C_A, C_B, C_C = 0, и варьируя сопротивление изоляции R_ИЗ = R_A = R_B = R_C = 1…∞, измерьте I_h и U_ПР;

6.3 установите R_ИЗ=R_A=R_B=R_C=10 кОм и варьируя емкости C_A, C_B, C_C = 0,1…0,6 измерьте I_h и U_ПР;

6.4 установите R_ИЗ = const, C_A, C_B, C_C = const, R_ПОЛА = const, меняя R_ОБУВИ = 1…3000 кОм, измерьте I_h и U_ПР;

6.5 установите R_ИЗ = const, C_A, C_B, C_C = const, R_ОБУВИ = const, меняя R_ПОЛА = 1…2500 кОм, измерьте I_h и U_ПР;

6.6 установите C_A, C_B, C_C = 0, R_A = 5 кОм, R_B = 10 кОм, R_C = 100 кОм, снимите показания I_h и U_ПР;

6.7 установите C_A, C_B, C_C = 0, R_A = 10 кОм, R_B = 100 кОм, R_C = 500 кОм, снимите показания I_h и U_ПР;

6.8 занесите полученные результаты в табл. 1.2.

Таблица 1.1

Условия работы электрической сети	Расчетные формулы
1. Нормальный режим Rh = 1000Ом RИЗ= 10кОм,С = 0 RИЗ= 20 кОм,С = 0 RИЗ= 30 кОм,С = 0 RИЗ = 40 кОм,С = 0	,
RИЗ= 40 кОм,С = 1мкФ,f = 50Гц RИЗ= 40 кОм,С = 2мкФ,f = 50Гц RИЗ= 40 кОм,С = 3мкФ, f =50Гц	,
2. Аварийный режим: фаза В замкнута на «землю» Rh = 1000Ом RЗАМ= 20Ом	,

7 Снимите в электрической сети с изолированной нейтралью в аварийном режиме с помощью амперметра и вольтметра блока мультиметров следующие зависимости тока через тело человека: I_h = f(R_ИЗ), I_h = f(C), I_h= f(R_ОБУВИ), I_h = f(R_ПОЛА), для этого:

7.1 установите на модели замыкания на землю R_ЗАМ = 10 Ом, и выполните задания 6.1 – 6.5, но уже в аварийном режиме (R_ЗАМ = const);

7.2 установите R_ИЗ = const, C_A, C_B, C_C = const, R_ПОЛА = const , R_ОБУВИ = const. Меняя R_ЗАМ = 2…∞, снимите показания I_h ,U_ПР , и переставляя красный штекер вольтметра 2 на разные фазы, снимите U_А, U_В, U_С;

7.3 занесите полученные результаты в табл. 1.3.

Рисунок 1.1 - Схема лабораторного стенда

Таблица 1.2

Сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме

Параметры сети		Параметры цепи протекания тока		Результаты расчетов		Результаты измерений
RИЗ=RA=RB=RC, кОм	C = CA, CB, CC, мкФ	RОБУВИ, кОм	RПОЛА, кОм	Ih, мА	UПР, В	Ih, мА	UПР, В
1 2 5 10 100 500 ∞	0	1	1
10	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6	1	1
10		1 10 300 3000	1
10		1	100 900 2500
RA = 5 RB = 10 RC = 100	0	1	1
RA = 10 RB = 100 RC = 500	0	1	1

Примечание: в зависимости от полученных измерений меняем диапазон данных на амперметре и вольтметре

Таблица 1.3

Сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме

Параметры сети		Параметры цепи протекания тока		RЗАМ, кОм	Результаты расчетов		Результаты измерений		UА, В	UВ, В	UС, В
RИЗ=RA=RB=RC, кОм	C = CA, CB, CC, мкФ	RОБУВИ, кОм	RПОЛА, кОм		Ih, мА	UПР, В	Ih, мА	UПР, В
1 2 5 10 100 500 ∞	0	1	1	10
500	0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6	1	1	10
500		1	1	2 5 10 50 100 200 500 1000 ∞
500		1	1 100 900 2500	10

Примечание: в зависимости от полученных измерений меняем диапазон данных на амперметре и вольтметре

Анализ ситуации прикосновения человека (в электрической сети с глухозаземленной нейтралью)

Работа осуществляется в следующей последовательности:

8. Смоделируйте электрическую сеть с глухозаземленной нейтралью. Для этого соедините перемычкой гнездо нейтральной точки трансформатора (N) и гнездо сопротивления заземлителя R₀ в блоке трехфазного трансформатора.

9. Рассчитайте напряжения прикосновения и ток протекающий через тело человека, для различных условий функционирования электрической цепи, пользуясь формулами табл. 1.4.

10. Снимите аналогичные ранее снятым для электрической сети с изолированной нейтралью зависимости тока через тело человека для электрической сети с гухозаземленной нейтралью (6.1-6.5 и 7.1-7.2).

11. занесите полученные результаты в табл. 1.5 и 1.6.

Таблица 1.4

Условия работы электроустановки	Расчетные формулы
1. Нормальный режим Rh= 1000 Ом; R0 = 4,7 Ом. 2. Аварийный режим: Фаза В в аварийном режиме замкнута на «землю»: RЗАМ = 20 Ом; Rh = 1000 Ом	; . .

Таблица 1.5

Сеть с глухозаземленной нейтралью в нормальном режиме

Параметры сети		Параметры цепи протекания тока		Результаты расчетов		Результаты измерений
RИЗ=RA=RB=RC, кОм	C = CA, CB, CC, мкФ	RОБУВИ, кОм	RПОЛА, кОм	Ih, мА	UПР, В	Ih, мА	UПР, В
1 2 5 10 100 500 ∞	0	1	1
10	0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6	1	1
10		1 10 300 3000	1
10		1	100 900 2500
RA = 5 RB = 10 RC = 100	0	1	1
RA = 10 RB = 100 RC = 500	0	1	1

Примечание: в зависимости от полученных измерений меняем диапазон данных на амперметре и вольтметре

Т

14

аблица 1.6

Сеть с глухозаземленной нейтралью в аварийном режиме

Параметры сети		Параметры цепи протекания тока		RЗАМ, кОм	Результаты расчетов		Результаты измерений		UА, В	UВ, В	UС, В
RИЗ=RA=RB=RC, кОм	C = CA, CB, CC, мкФ	RОБУВИ, кОм	RПОЛА, кОм		Ih, мА	UПР, В	Ih, мА	UПР, В
1 2 5 10 100 500 ∞	0	1	1	10
500	0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6	1	1	10
500		1	1	2 5 10 50 100 200 500 1000 ∞
500		1	1 100 900 2500	10

Примечание: в зависимости от полученных измерений меняем диапазон данных на амперметре и вольтметре

12 По данным измерений постройте график зависимости тока, проходящего через тело человека I_h, от величины электрического сопротивления изоляции фаз R_ИЗ, при ёмкости фаз С, равной 0, и график зависимости I_h от величины ёмкости фаз относительно "земли" при постоянном электрическом сопротивлении изоляции фаз, равном 10 кОм.

13 Проведите анализ полученных результатов и сделайте выводы о степени опасности прикосновения человека к фазе электрической сети с изолированной нейтралью:

– с различным электрическим сопротивлением изоляции проводов фаз электрической сети;

– с различной емкостью проводов относительно «земли»;

– сравните степень опасности ситуации прикосновения при нормальном и аварийном режимах электроустановки;

– сравните протекающие через тело человека при случайном прикосновении к электроустановке токи с нормируемыми по ГОСТ 12.1.038-82 (Приложение 1);

–сравните расчетные и экспериментальные данные.

14 Сопоставьте ситуации прикосновения в электрических сетях с глухозаземлённой и изолированной нейтралью, проанализируйте табл. 1.2,1.3 и табл. 1.5,1.6. Сделайте выводы о степени опасности этих ситуаций:

– при двухфазном прикосновении;

– при однофазном прикосновении и нормальном режиме работ электрической сети;

– при однофазном прикосновении к одной из фаз электрической сети и одновременном аварийном замыкании другой фазы электрической сети на «землю».