- •7.092203 «Електромеханічні системи автоматизації та електропривод».
- •Лабораторна робота №1
- •1.1. Короткі теоретичні відомості
- •1.2. Опис лабораторної установки
- •1.3. Програма та методичні вказівки до виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №2
- •2.1. Короткі теоретичні відомості
- •2.2. Розрахунок струмового захисту електродвигуна
- •2.3. Методика лабораторних досліджень струмового захисту електродвигуна.
- •2.4. Програма роботи та методичні вказівки до її виконання.
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № з
- •3.1. Основні теоретичні відомості
- •3.2. Опис лабораторної установки
- •3.3. Програма роботи
- •3.4. Методичні вказівки до виконання роботи
- •3.5. Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №4
- •4.1. Загальні теоретичні відомості
- •4.2. Опис лабораторного стенду
- •4.3. Програма роботи та методичні вказівки
- •4.4. Контрольні запитання:
- •Лабораторна робота №5
- •5.1. Основні теоретичні відомості
- •5.2. Опис лабораторної установки
- •5.3. Програма роботи
- •5.4. Методичні вказівки до виконання роботи
- •Контрольні запитання
- •Лабораторна робота № 6
- •6.1. Короткі теоретичні відомості.
- •Виконання схем захисту ліній.
- •Принцип побудови схем захисту.
- •Розрахунок параметрів мсз лінії.
- •6.2. Опис лабораторної установки та методу проведення дослідження мсз лінії.
- •6.3. Програма роботи
- •6.4. Методичні вказівки до виконання роботи
- •6.5. Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №7
- •7.1. Короткі теоретичні відомості;
- •7.2. Експериментальна установка та методика дослідження струмової відсічки трансформатора
- •7.3. Програма роботи та методичні вказівки до її виконання
- •7.5. Контрольні запитання
- •Лабораторна робота №8
- •8.1. Основні теоретичні відомості
- •8.2. Програми і методичні вказівки до виконання роботи
- •8.3. Контрольні запитання
- •9.1. Прилади і устаткування
- •9.2. Короткі теоретичні відомості
- •9.3. Опис лабораторної установки
- •9.4. Порядок виконання роботи
- •9.6. Контрольні запитання
- •Література
4.4. Контрольні запитання:
1. Дайте визначення активної та реактивної потужностей.
2. Якими параметрами оцінюють рівень споживання реакційної потужності?
3. Поясніть втрати активної потужності на передачу реактивної потужності.
4. У чому різниця між коефіцієнтом потужності та коефіцієнтом реактивної потужності?
5. Перелічить заходи зниження споживання реактивної потужності без використання та з використанням компенсаційних установок.
6. Докажіть як передача реактивної потужності впливає на втрати напруги в мережі.
7. Покажіть як завантаження реактивною потужністю ЛЕП впливає на їх пропускну спроможність.
8. Докажіть як реактивна потужність асинхронного двигуна залежить від коефіцієнта його завантаження.
Лабораторна робота №5
ДОСЛІДЖЕННЯ ЗАЗЕМЛЮЮЧИХ ПРИСТРОЇВ
Мeта роботи: вивчиш основи призначення захисного заземлення електроустановок; надати досвіду визначення опору розтікання струму коефіцієнта використання заземлювача, напруги дотику та кроку, питомого опору ґрунту.
5.1. Основні теоретичні відомості
Заземленням називають навмисне електричне з'єднання частин електроустановок із заземлюючим пристроєм.
Заземлюючим пристроєм називають сукупність заземлювача та заземлюючих провідників.
Заземлювачем називають провідник (електрод), або сукупність електрично з'єднаних між собою провідників (електродів), які безпосередньо контактують із землею. Заземлювачі можуть бути штучні й природні, тобто металеві водопровідні труби, залізобетонні та металеві конструкції, які пролягають у землі. Для штучних заземлювачів використовують вертикальні та горизонтальні електроди (металеві труби, прутки, листи заліза).
Заземлення якої-небудь точки струмоведучих частин електроустановки, яке необхідне для забезпечення роботи останньої, називають робочим заземленням. Заземлення частин електроустановки з метою забезпечення електробезпеки її експлуатації називається захисним заземленням. Навмисне з'єднання частин електроустановки, які нормально не перебувають під напругою, з глухозаземленою нейтраллю трансформатора, від якого живиться трифазна електрична мережа до 1 кВ, називається зануленням. Головне призначення занулення полягає в забезпеченні автоматичного вимикання дільниці мережі, в якій виникає КЗ між провідниками струму та металевими частинами електроустановки.
Захисне заземлення та занулення призначені для забезпечення:
а) в установках з ізольованою нейтраллю – небезпечного струму, що протікає через тіло людини у випадку торкання рукою металевих частин установки, які нормально не перебувають під напругою, під час замикання фази мережі на землю або на заземлені частини;
б) в установках із заземленою нейтраллю – автоматичного вимикання пошкоджених дільниць мережі.
Під час замикання фази на землю виникає струм через землю, який створює на своєму шляху певну різницю потенціалів між будь-якими двома точками. На pиc.5.l показано розподіл потенціалу на поверхні землі, під яким знаходиться корпус електроапарата з пошкодженою ізоляцією. Корпус апарата з'єднаний із заземлювачем стержневого типу. Крива розподілу потенціалів навколо поодинокого стержневого заземлювача близька за своєю формою до гіперболи. На відстані 15...20 м у всі боки від вертикальної осі заземлювача потенціал землі дорівнює нулю. Такий спад потенціалу пояснюється тим, що об'єм землі, в якій розтікається струм, збільшується в міру віддалення від заземлювача. Оскільки щільність струму біля поверхні заземлювача найбільша, то спад напруги біля нього найбільший. У міру віддалення від заземлювача спад напруги на одиницю довжини зменшується. Людина, яка торкається, або підходить до пошкодженої установки, потрапляє під різницю потенціалів.
Напруга між двома точками кола струму замикання на землю (на корпус), у випадку одночасного торкання до них людини, називається напругою дотику, Uд= φ- φ1
Напруга між двома точками землі, яка зумовлена розтіканням струму замикання на землю і діє водночас із торканням до них ніг людини, називається напругою кроку, UK = φ1 – φ2.
Таким чином, з метою зменшення небезпеки ураження людини електричним струмом замикання на землю необхідно знижувати напругу дотику та кроку. Якби людина мала можливість бути безпосередньо під заземлювачем, то діюча на неї напруга дорівнювала б нулю.
Стрімкість, кривої розподілу потенціалу залежить від провідності ґрунту; чим більша його провідність тим пологішу форму має крива, тим далі розміщуються точки нульового потенціалу. Зоною нульового потенціалу називається зона землі за межами зони розтікання, в якій маємо помітний градієнт потенціалу під дією стікання струму із заземлювача .
Опір, який чинить струму ґрунт, називається опором розтіканню. На практиці опір розтіканню відносять не до ґрунту, а до заземлювача і використовують скорочений умовний термін «опір заземлювача», або заземлюючого пристрою.
Опір заземлюючого пристрою – це відношення напруги на заземлюючому пристрою (на заземлювачі) до струму, який стікає із заземлювача в землю,
R3=U3/IЗ (5.1)
Складний заземлювач звичайно комплектується із забитих у землю труб, які з'єднуються між собою сталевими смугами. Коли труби розташовані одна від одної на відстані більше як 2 Ом, струм, що проходить через кожний заземлювач, має свій об'єм землі, де він має можливість розтікатися до безмежно малої величини. У цьому випадку паралельно з'єднані заземлювачі не впливають один на одного, і еквівалентний опір визначається як еквівалентний опір паралельно з'єднаних резисторів:
(5.2)
де п – число поодиноких заземлювачів з опором Rзі . Насправді поодинокі заземлювачі складного заземлювача розмішені один від одного на відстані 3...5 м за умовою забезпечення допустимою загального опору заземлюючого пристрою, яка, наприклад, на поверхні шахт та кар'єрів дорівнює 4 Ом, у підземних виробках шахт – 2 Ом. У цьому випадку в об'ємі землі, який недостатній для однієї труби, протікає струм від інших, унаслідок чого дійсний опір розтіканню складного заземлювача Rд буде більшим за еквівалентний Re. Відношення kв = Re/Rд називається коефіцієнтом використання заземлювача. Із збільшенням числа паралельно ввімкнених заземлювачів коефіцієнт використання їх зменшується.
П ід час експлуатації електроустановок необхідно контролювати опір заземлюючих пристроїв, щоб його значення не перевищувало допустиме. Для вимірювання опору заземлювачів утворюють коло струму через випробовуваний заземлювач. Для цього на деякій відстані від заземлювача X, який досліджується, споруджують допоміжний заземлювач Д і обидва з'єднують з джерелом живлення (рис. 5.2). Для вимірювання спаду напруги на опорі заземлювача X під час протікання через нього струму в зоні нульового потенціалу у цій зоні забивають в землю допоміжний електрод, який називається зондом З. Опір зонда обов'язково повинен бути малим, він може досягати 1…2 Ом.
Суть методу полягає у вимірюванні сили струму І, що протікає через заземлювач X, який досліджується, та напруги UХ-3 між ним та зондом 3. Опір заземлювача: R=UХ-З/ІХ-З. Внутрішній опір вольтметра повинен бути в 30...50 разів більшим за опір зонда, тобто не менший, ніж 100 кОм.
Для вимірювання опору зонда провід амперметра треба від'єднати від заземлювача X і з'єднати із зондом 3. Інша частина схеми залишається без змін, а опір зонда визначають за формулою:
RЗ = UХ-З/ІД-З
Для вимірювання опору допоміжного заземлювача Д необхідно струм пропустити по колу "Д-Х", а напругу виміряти між електродами "Д-3", тоді
RД = UД-З/ІД-Х
Опір заземлювачів вимірюють також за допомогою спеціальних приладів типу МС-08 та М416, але метод амперметра-вольтметра має значно більшу точність вимірювання.
Вимірювання питомого опору ґрунту може бути виконано методом вертикального електричного зондування, або методом контрольного електрода. Останній метод найпоширеніший, як більш точний і. базується на методі амперметра-вольтметра.
Для того щоб виміряти опір ґрунту, треба в схемі (див. рис. 5.1) заземлювач X, який досліджується, умовно замінити на контрольний електрод, тобто на звичайний заземлювач, але з відомими розмірами і параметрами його заглиблення в землю. Питомий опір ґрунту на глибині закладення контрольного електрода К визначають за виміряним його опором (RK = UК-З/ІК-Д ) та розмірами залежно від форми електрода:
а) для електрода труб діаметром d , який закладено в землю на глибину l:
(5.3)
або
(5.4)
б) для горизонтального електрода діаметром d, довжиною l, з глибиною закладення в землю t:
Розрахункове значення питомого опору ґрунту використовують в обчисленнях заземлюючих пристроїв.
Д ля забезпечення безпечного обслуговування електроустановок заземлюючі пристрої необхідно споруджувати так, щоб різниця потенціалів між двома, точками поверхні землі, тобто напруга кроку, не перевищувала безпечно допустиме для людини значення. З цією метою виникає необхідність вимірювання різниці потенціалів на поверхні землі в місцях розташування електроустановок (електростанцій, підстанцій, розподільних установок високої напруги тощо).
Безпосередньо вимірювання потенціалів може бути виконано згідно зі схемою (рис.5.З). Тут Х і Д – відповідно заземлювач, який досліджується, та допоміжний заземлювач. Зонд 30 розташовується в зоні нульового потенціалу, а переносний зонд 3і – в точках, потенціал яких треба виміряти. Потенціали в будь-якій точці Ui відсотках від повного потенціалу Ux , відповідно виміряні вольтметром між електродами 30 - Зі; та 30 - X, обчислюють за формулою:
За результатами обчислень будують криву розподіл потенціалів на поверхні землі.
Вимірювання потенціалів повинно виконуватись за умови незмінного струму, для чого в схемі передбачається реостат R та амперметр pА. Зонд Зі заглиблюють у землю на 5...8 см, унаслідок чого опір зонда великий, і для того щоб уникнути похибки вимірювання, вольтметр PV повинен мати великий внутрішній опір. Потенціали вимірюють у точках, які знаходяться одна від одної на відстані 0,8 м (кроку). Зона вимірювання обмежується радіусом 5...6 м від заземлювача, який досліджується.