3 Ключевых вопроса

1 Как объяснить снижение напряжения, которое перешло на корпус электроустановки, защищенной заземлением?

2 Как связано напряжение на корпусе электроустановки (за повреждение изоляции одной из фаз) с величиной сопротивления защитного заземления?

3 Как связано напряжение на корпусе и ток, который проходит через тело человека, с величиной сопротивления защитного заземления при заземленной нейтрале?

4 Как связано напряжение на корпусе и ток, который протекает через тело человека, с величиной сопротивления нейтрале?

5 Что происходит с напряжением на корпусе и током через тело человека за отпирание от земли нейтрале?

6 Как влияет уменьшение сопротивления изоляции фазы на напряжение на корпусе Uк и ток через тело человека Iл?

7 Какими конструктивными параметрами определяется величина сопротивления защитного заземления контурного типа?

8 Какие конструктивные параметры мощнее влияют на величину сопротивления заземления?

4 Домашнее задание

1 Выучить теоретический материал за приведенной литературой [1–3, 11–15].

2 Ознакомиться с методикой выполнения данной лабораторной работы, выложенной в разделе 5.

3 Подготовиться к обсуждению по ключевым вопросам.

4 Начертить в тетради схемы защитного заземления для трехфазных сетей с заземленной и изолированной нейтралями. На схемах отметить стрелками прохождения тока при переходе напряжения на корпус электроустановки.

5 Подготовить бланк отчета, где навести информацию, необходимую в дальнейшем для выполнения лабораторной работы согласно с разделом 5.

5 Лабораторное задание

Практически усвоить методы исследования эффективности защитного заземления в трехфазной сети с заземленной и изолированной нейтралями в нормальном режиме работы и при ухудшенном состоянии изоляции фазы.

Методика выполнения лабораторного задания следующая:

1 Осуществить запуск лабораторной работы: дважды нажать ярлык Защитное заземление на рабочем столе (экране) ПЕОМ левой клавишей манипулятора типа "мышь" (дальше – "мышь").

2 Ознакомиться с виртуальным макетом оборудования.

В настоящее время подавляющее большинство электрооборудования, используемого на предприятиях связи, питается от сети переменного тока с количеством фаз от одной до трех. Напряжение питания в таких сетях составляет величину 220 В (фазовое напряжение) или 380 В (линейное напряжение). В процессе эксплуатации оборудования может произойти пробой изоляции между корпусом устройства и электороведущими проводами, в результате чего корпус установки очутится под напряжением. При касании человека к корпусу неисправной установке произойдет поражение ее электрическим током. Для предотвращения подобным случаям применяют защитное заземление.

Данный лабораторный макет имитирует подобную аварийную ситуацию.

Схему лабораторной установки приведено на рис. 5.1.

Схема состоит из генератора трехфазного напряжения 220/380 В, к которому подключим электроустановку (motor). Питание подводится проводами с внутренним сопротивлением Rf = 0,3 Ом и сопротивлением изоляции Ri = 500 кОм. Имитация пробоя изоляции осуществляется с помощью клавиши Key 2.

Следовательно, в электроустановке произошел аварийный пробой изоляции одной из фаз на корпус. Корпуса установки касается человек, обозначенный соответствующей пиктограммой, со своим внутренним сопротивлением равняемым 1000 Ом. Ток, который протекает через тело человека, обозначенный как Iр_, измеряется амперметром. Напряжение на корпусе установки Uк измеряется вольтметром. Клавиша Key1 служит для заземления нейтрале трехфазного генератора. Ток In_, который протекает проводом заземления нейтрале, измеряется амперметром. Сопротивление заземления нейтрале Rn изменяется от 0 к 100 Ом с помощью левой клавиши типа  . Сопротивление защитного заземления электроустановки (Rz) изменяется от 0 к 100 Ом с помощью правой клавиши типа  . Ток Iz, что протекает проводом защитного заземления, измеряется амперметром.

Рисунок 5.1 – Схема лабораторной установки при исследовании эффективности

защитного заземления в трехфазной сети с заземленной нейтраллю

3 Выполнить исследование эффективности защитного заземления в трехфазной сети с заземленной нейтраллю (см. рис. 5.1):

– собрать схему: заземлить нейтраль сети питания (клавиша Key 1), подключить к корпусу электроустановке защитное заземление, имитировать пробой изоляции фазы "С" (клавиша Key 2) и переход напряжения на корпус, имитировать касание человека к аварийному корпуса. Сопротивление изоляции провода "В" установить доривнюваним 500 кОм (клавиша Key 3); сопротивление заземления нейтрале Rn = 3 Ом;

– изменяя величину сопротивления защитного заземления Rz, снять зависимости напряжения на корпусе Uк, тока через тело человека Iр и тока замыкания на землю Iz от значений Rz. Свести данные в таблицу 5.1, построить графики;

• установить сопротивление защитного заземления Rz = 3 Ом;

– изменяя величину сопротивления заземления нейтрале Rn, снять зависимости напряжения на корпусе Uк и тока через тело человека Ip от значений Rn. Свести данные в таблицу 5.2, построить графики;

Таблица 5.1 – Зависимости Uк, Iр, Iz от значений Rz

Rz, Ом	3	5	7	10	15	20	30
Uк = f( (Rz), В
Ip = f (Rz), мA
Iz = f (Rz), мA

Таблица 5.2 – Зависимости Uк, Iр от значений Rn

Rn, Ом	3	5	7	10	15	20	30
Uк = f (Rn), В
Ip = f (Rn), мA

4 Выполнить исследование эффективности защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтраллю (рис. 5.2):

– собрать схему: изолировать от земли нейтраль сети питания (клавиша Key1), подключить к корпусу электроустановке защитное заземление, имитировать пробой изоляции фазы "С" на корпус (клавиша Key2), имитировать касание человека к аварийному корпусу. Установить значение Rz = 3 Ом. Сопротивление изоляции провода "В" установить равняемым 500 кОм (клавиша Key3);

– изменяя величину сопротивления защитного заземления Rz, снять зависимости напряжения на корпусе Uк и тока через тело человека Iр от значений Rz. Свести данные в таблицу 5.3, построить графики;

– сравнить эффективность действия защитного заземления при заземленной (см. табл. 5.1) и изолированной нейтрале (см. табл. 5.3). Объяснить причину повышения эффективности в одном из этих случаев.

Таблица 5.3 – Зависимости Uк, Iр от значений Rz

Rz, Ом	3	5	7	10	15	20	30
Uк = f( (Rz), В
Ip = f (Rz), мA

Рисунок 5.2 – Схема лабораторной установки при исследовании эффективности защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтраллю

5 Выполнить исследование эффективности защитного заземления в трехфазной сети с изолированной нейтраллю при ухудшенном состоянии изоляции фазы (рис. 5.3):

– собрать схему и имитировать уменьшение сопротивления изоляции фазы "В" до 50 Ом (клавиша Key3);

– снять зависимости Uк = f(Rz) и Ip = f(Rz). Результаты измерений занести в таблицу 5.4, построить графики и сравнить их с аналогичными зависимостями, получеными в предыдущих пунктах. Объяснить причину высокой эффективности защиты в оптимальном случае.

Таблица 5.4 – Зависимости Uк, Iр от значений Rz

Rz, Ом	3	5	7	10	15	20	30
Uк= f( (Rz), В
Ip= f (Rz), мA

Рисунок 5.3 – Схема установки при исследовании эффективности

защитного заземления при ухудшенном состоянии изоляции фазы "В"