Правила безопасности при выполнении работы

1. К выполнению лабораторной работы допускаются лица, прошедшие инструктаж по безопасности.

2. Основным опасным производственным фактором является повышенное значение напряжения в электрической цепи, поскольку все оборудование стенда работает от сети переменного тока напряжением 220 В.

3. Перед включением стенда ознакомиться с данными методическими указаниями.

4. Выполнять только те измерения, которые указаны в методических указаниях.

5. При поломке переключателей или появлении признаков пробоя изоляции или утечки токов на корпус (появление запаха, дыма, ощущение легкого покалывания в кончиках пальцев, касающихся корпуса или переключателя стенда и др.) немедленно обесточить стенд.

6. После аварийного отключения стенда сообщить ведущему занятия преподавателю или лаборанту об аварийном выключении стенда и его причинах.

7. Никаких самостоятельных действий по устранению неисправности стенда не предпринимать.

8. Повторное включение стенда может быть произведено лишь с разрешения преподавателя, ведущего занятия.

9. По окончании необходимых измерений стенд привести в исходное состояние (обесточить, переключатели поставить в исходное положение и т.д.)

10.В случае даже кратковременного ухода всех студентов стенд обесточить.

Порядок выполнения работы

Задание №1.Исследовать эффективность защитного заземления корпуса электропотребителя, питающегося от трёхфазной трёхпроводной сети с изолированной нейтралью.

1.1. Включить стенд, переведя тумблер «ВКЛ-ВЫКЛ» в верхнее
положение; при этом должны загореться светодиодные индикаторы наличия
фазных напряжений на мнемосхеме передней панели.

1.2. Моделировать трехфазную трехпроводную сеть с изолированной нейтралью, установив переключатель «S_N» в нижнее положение.

1.3. Привести стенд в исходное состояние: нажать кнопку «СБРОС»; при этом сбрасываются значения предыдущего состояния стенда. Нажать чёрную кнопку «S₂» и красную кнопку «S_КЗ2». Регулятором напряжения сети «U_ф», расположенном в левой части панели стенда, подобрать значение в соответствии с указанным преподавателем вариантом задания таблицы 4.1, для чего, повернув его рукоятку на некоторый угол в нужную от среднего положения сторону (значения U_ф изменяются в пределах 220В±10%), нажать кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ», расположенную справа в нижней части передней панели стенда и наблюдать на цифровом табло вольтметра значение U_ф при соответствующем положении переключателя «U_ф – U₀ – U₁ – U₂ – U₃ – U_A – U_B – U_C» (в данном случае крайнее левое положение). Корректировать положение регулятора, повторяя этот процесс до получения заданного значения, после чего рукоятку «U_ф» не трогать во избежание изменения значения U_ф. После каждого нажатия кнопки «СБРОС» не забывать включать кнопку «S₂» (корпус 2).

Таблица 4.1

Варианты заданий параметров сети

№ варианта
Фазное напряжение Uф, В
Сопротивление изоляции проводов RE, кОм
Сопротивление заземляющего устройства RЗМ2, кОм

1.4. Переключателем «S_RE», расположенном в правой части панели, установить сопротивления изоляции проводов относительно земли R_E в соответствии с вариантом задания (таблица 4.1).

1.5. Присоединить электропотребитель 2 к сети, нажав кнопку «S₂». Замкнуть фазный провод B на корпус 2, нажав кнопку «S_КЗ2». Убедиться, что на кнопках «S₂» и «S_КЗ2» горят светодиодные индикаторы.

1.6. Нажать кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ».

1.7. Измерить вольтметром значения напряжения относительно земли корпуса 2, а также фазных проводов А, В и С, для чего последовательно переводить рукоятку вольтметра в положения U₂, U_A, U_B, U_C. Полученные значения напряжений занести в отчёт о лабораторной работе (таблица 4.2, строка «При отсутствии защитного заземления»).

Таблица 4.2

Оценка эффективности защитного заземления

Вариант № : Uф= В; RE= кОм; RЗМ2= кОм
Параметры сети	Iз, А	U2, В	UA, В	UB, В	UC, В
При отсутствии защитного заземления
При наличии защитного заземления

1.8. Нажать кнопку «СБРОС».

1.9. Переключателем «S_RЗМ2» установить значение сопротивления R_ЗМ2 заземляющего устройства в соответствии с вариантом задания.

1.10. Заземлить корпус 2, для чего гибкий провод, присоединенный к клемме «Х₂» и снабженный наконечником, подсоединить к клемме «X_ЗМ2».

1.11. Присоединить электропотребитель 2 к сети, нажав кнопку «S₂». Нажать кнопку «S_КЗ2», имитируя тем самым замыкание фазы В на корпус 2. Убедиться, что на кнопках «S₂» и «S_КЗ2» горят светодиодные индикаторы.

1.12. Измерить ток, стекающий в землю через заземляющее устройство, установив переключатель амперметра в положение «A₁». Полученное значение тока записать в отчет (таблица 4.2, строка «При наличии защитного заземления»).

1.13. Измерить вольтметром значения напряжений относительно земли заземлённого корпуса электропотребителя 2, а также фазных проводов А, В и С, для чего последовательно переводить рукоятку вольтметра в положения U_C, U_B, U_A, U₂. Полученные значения напряжений занести в отчёт о лабораторной работе (таблица 4.2, строка «При наличии защитного заземления»).

Сделать вывод об опасности прикосновения человека к корпусу электропотребителя в случае замыкания на него фазного провода при отсутствии и наличии защитного заземления. Отметить при этом влияние защитного заземления на напряжение фазных проводов сети относительно земли.

Задание №2. Исследовать зависимость напряжения на заземленном корпусе электропотребителя от сопротивления его заземляющего устройства в сети с изолированной нейтралью.

2.1. Выполнить указания п.п. 1.2–1.5 и 1.10 (если предварительно выполнялось задание №1, то следует только проверить соответствие
положений коммутационных элементов указаниям перечисленных пунктов).

2.2. Устанавливая последовательно переключателем «S_RЗМ2» значения
сопротивления заземляющего устройства R_ЗМ2 = 4, 10 и 100 Ом, каждый раз производить измерение напряжения на корпусе электропотребителя 2 относительно земли (положение рукоятки вольтметра U₂), и ток, стекающий в землю через заземляющее устройство I_з, (положение выключателя амперметра – «А₁»), нажимая кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ». При этом необходимо убеждаться каждый раз, что на кнопках «S₂» и «S_КЗ2» горят светодиодные индикаторы (т.е. корпус 2 подключен к сети и закорочен), в противном случае выполнить требования п. 1.11. После каждого измерения перед установкой нового значения R_ЗМ2 нажимать кнопку «Сброс». Полученные значения напряжения U₂ и тока I_з записать в отчет (таблица 4.3).

Таблица 4.3

Изменение величины тока I_з и напряжения на корпусе 2 U₂ относительно земли в зависимости от сопротивления заземляющего устройства R_ЗМ2

Сопротивление заземляющего устройства RЗМ2, Ом	Напряжение на корпусе электропотребителя 2 U2, В	Ток замыкания на землю Iз, А

2.3. Нажать кнопку «СБРОС».

2.4. Проанализировать зависимость опасности поражения электрическим током от сопротивления заземляющего устройства в случае
прикосновения человека к заземленному корпусу.

Задание №3. Оценить опасность поражения током при одновременном замыкании разных фаз сети с изолированной нейтралью на корпуса электропотребителей, имеющих раздельные заземляющие устройства.

3.1. Проверить соответствие состояния стенда требованиям п.п. 1.2 – 1.4.

3.2. Подключить корпуса 1 и 2 к заземляющим устройствам путем соединения гибкими проводами со штекерами клемму «X₁» с клеммой «Х_ЗМ1», а клемму «Х₂» с клеммой «Х_ЗМ2».

3.3. Переключателем «S_RЗМ2» установить значение сопротивления заземляющего устройства корпуса 2 R_ЗМ2 = 4 Ом.

3.4. Присоединить электропотребители – корпуса 1 и 2 к сети, нажав кнопки «S₁» и «S₂», при этом должны загореться соответствующие этим кнопкам светодиоды. Замкнуть фазный провод B на корпус 2, нажав кнопку «S_КЗ2», а фазный провод A на корпус 1, нажав кнопку «S_КЗ1», при этом также должны загореться соответствующие этим кнопкам светодиоды.

3.5. Нажав кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ», произвести замыкание фазных проводов A и B соответственно на корпуса 1 и 2; измерить напряжения корпусов 1 и 2 относительно земли, для чего перевести рукоятку вольтметра сначала в положение U_2, а после его измерения – в положение U₁. Одновременно измерить ток, стекающий в землю через заземляющее устройство корпуса 2, при положении «А₁» переключателя амперметра.

Полученные значения напряжений и тока замыкания записать в отчёт (таблица 4.4).

Таблица 4.4

Изменение величины тока I_з и напряжений на корпусах электропотребителей

1 (U₁) и 2 (U₂) относительно земли в зависимости от величины R_ЗМ2

Сопротивление заземления корпуса электропотребителя 1 RЗМ1= 4 Ом
Сопротивление заземляющего устройства RЗМ2, Ом	Напряжение на корпусе электропотребителя 1 U1, В	Напряжение на корпусе электропотребителя 2 U2, В	Ток замыкания на землю Iз, А

3.6. Нажать кнопку «СБРОС».

3.7. Повторно последовательно выполнить задание при значениях R_ЗМ2 = 10 Ом и 100 Ом.

3.8. Нажать кнопку «СБРОС».

3.9. Отсоединить гибкий провод от клеммы «Х_ЗМ1».

3.10. Оценить опасность косвенного прикосновения в случае двойного замыкания фаз на заземленные корпуса и её зависимость от сопротивления заземляющего устройства.

Задание №4.Исследовать влияние защитного заземления на опасность поражения током при замыкании фазы на корпус электропотребителя, питающегося от трёхфазной пятипроводной сети с заземленной нейтралью.

4.1. Выполнить указание п. 1.2.

4.2. Заземлить нейтраль источника питания, подключить к нему N и РЕ-проводники, для чего установить переключатель «S_N» в верхнее положение. Переключатель «S_RПОВ» установить в положение «∞».

4.3. Выполнить указания п.п. 1.9, 1.10, 1.4, 1.5.

4.4. Нажать кнопку «ИЗМЕРЕНИЕ».

4.5. Измерить, руководствуясь указаниями п. 1.7, напряжения относительно земли корпуса 2 (U₂), нейтральной точки источника питания (U_о), проводов сети A, B, C (соответственно U_A, U_B, U_C,). Результаты измерения занести в отчёт (таблица 4.5).

4.6. Измерить ток I_з, стекающий на землю через заземляющее устройство, установив переключатель амперметра в положение «A₁», и результат измерения занести в таблицу 4.5.

Таблица 4.5

Значения тока замыкания и напряжений фазных проводов, нейтральной точки и корпуса 2 относительно земли

RАE = RВE = RСE = RNE = кОм; RЗМ2 = Ом (по варианту задания)
Напряжение на корпусе 2 U2, В	Напряжения фазных проводов относительно земли, В	Напряжение нейтрали источника питания Uо, В	Ток замыкания на землю Iз, А
UA	UB	UC

4.7. Отсоединить гибкий провод от клеммы «Х_ЗМ2».

4.8. Выключить стенд, переведя тумблер «ВКЛ-ВЫКЛ» в нижнее положение; при этом должны погаснуть светодиодные индикаторы наличия фазных напряжений на мнемосхеме передней панели.

4.9. Определить напряжение прикосновения U_пр по формуле 4.8, приняв U_з = U₂, α₂равным единице, а α₁ – любое в выше указанных пределах. Оценить в выводе эффективность применения защитного заземления в сетях с глухозаземленной нейтралью.

Требования к содержанию отчета

1. Наименование лабораторной работы.

2. Цель работы.

3. Обработанные результаты измерений и расчетов в таблицах, необходимые расчетные формулы, принципиальные схемы, поясняющие сущность выполненных экспериментов.

4. Выводы по каждому из разделов проведенных исследований.

5. Заключение об эффективности защитного заземления на основе анализа полученных результатов.

6. Индекс группы и подписи членов бригады

Литература

1. Долин П.А. Основы техники безопасности в электроустановках: Учеб. пособие для вузов. – 2-е изд., перераб. и доп. – М: Энергоатомиздат, 1984. с. 182 – 221.

2. Монахов А.Ф. Защитные меры электробезопасности в электроустановках. Учебное пособие. – М.: ЗАО «Энергосервис», 2006. – 152 с.

3. Электробезопасность в машиностроении / Б.А. Князевский, А.И. Ревякин, Н.А. Чекалин, Л.Е. Трунковский – М.: Машиностроение, 1980.

4. Правила устройства электроустановок / М-во энергетики РФ – 7-е изд. – М.: Энергосервис, 2002.

5. Оценка эффективности действия защитного заземления в электроустановках: Метод. указания по выполнению учебно-исследовательской лабораторной работы /Сост. Н.А. Трофимов, Н.И. Захаров; Перм. гос. техн. ун-т.- Пермь, 2004.

6. ГОСТ Р 50571.1-93 Электроустановки зданий. Основные положения

7. ГОСТ Р 50571.2-94 Электроустановки зданий. Часть 3. Основные характеристики.

8. ГОСТ Р 50571.3-94 Электроустановки зданий Часть 4. Требования по обеспечению безопасности. Защита от поражения электрическим током.