Лабораторные работы по физике

   (Электроустановки  электропотребители) на мнемосхеме  показаны в виде их корпусов 1, 2, 3. Электроустановки «Корпус 1» и «Корпус 2» являются трехфазными и подключаются к сети через автоматические выключатели S 5 и S 10 соответственно. Положение рукоятки выключателей – I означает включение автоматов, при этом напряжение подается на электроустановки. Для питания током однофазной электроустановки «Корпус З» к нейтрали источника питания с помощью выключателя S 3 подключается нулевой рабочий провод (N-проводник).

   Лабораторный  стенд позволяет моделировать два  способа защиты человека в случае замыкания фазы на корпус электроустановки: защитное заземление и зануление.

   В стенде для зануления электроустановок с помощью переключателя S 4 к нейтрали источника питания подключается нулевой защитный проводник  (РЕ-проводник). Подключение корпусов 1 и 2 к нулевому защитному РЕ- проводнику осуществляется переключателями S 8 и S 14 соответственно. Правое положение переключателей означает, что корпуса занулены.

   Сопротивление фазного провода от нейтральной  точки до корпуса 2 не изменяется и имеет значение Rф = 0,1 Ом. Сопротивление РЕ-проводника может изменяться с помощью переключателя S 6, причем сопротивления участков «нейтраль» – «Kорпус 1» и «Kорпус 1» – «Kорпус 2» равны, и принимают значения 0,1; 0,2; 0,5 Ом.

   Обрыв РЕ-проводника между точками подсоединения корпусов 1 и 2 имитируется с помощью переключателя S 12, нижнее положение ручки которого соответствует обрыву РЕ-проводника.

   Повторное заземление РЕ-проводника R_п подключается к проводнику с помощью переключателя S 17. Значение сопротивления R_п изменяется переключателем S 19 (4; 10; 100 Ом).

   Переходное  сопротивление R_пер между корпусом 2 и зануляющим проводником изменяется переключателем S 16 и может принимать значения 0; 0,1; 0,5 Ом.

   Замыкание фазных проводов на корпуса 1 и 2 осуществляется кнопками S 7 и S 13 соответственно, причем на «Kорпус 1» замыкается фаза А, а на «Kорпус 2» – фаза В.

   Лабораторный  стенд имеет три измерительных  прибора: цифровой вольтметр с диапазоном измерения от 0 до 2000 В; цифровой амперметр с диапазоном измерения от 0 до 2000 А; цифровой миллисекундомер с диапазоном измерения от 0 до 999 мс.

   Включение амперметра в цепь осуществляется с  помощью переключателя, находящегося под индикатором. При соответствующем  подключении загорается лампочка, указывающая  на место подключения прибора. Положение  ручки переключателя «ОТКЛ» означает отсутствие амперметра в цепях стенда. В положении А1 измеряется ток короткого замыкания, в положении А2 – ток, стекающий с заземлителя «Kорпуса 2», в положении АЗ – ток замыкания на землю через повторное заземление РЕ-проводника.

   Вольтметр включается с помощью гибких проводников, снабженных наконечниками, в измерительные  цепи через гнезда X 1,…, X 15, установленные в соответствующих точках схемы, с одной стороны и в гнезда «ВХОД» – с другой.

   ВНИМАНИЕ!

    1. При измерении напряжения переключатель  амперметра должен находиться  в положении «ОТКЛ».

    2. Для устранения режима замыкания  фазных проводов на корпуса  1 и 2 необходимо нажать на кнопку  «СБРОС» и удержать её в  таком состоянии не менее 20 с.

  Миллисекундомер включается при нажатии кнопки S 13, а отключается при срабатывании автоматического выключателя S 10.

  Порядок выполнения работы

  З а д а н и е  № 1. Определить в случае применения зануления и замыкания фазы на корпус электроустановки время срабатывания автоматических выключателей (автоматов защиты) и величину тока короткого замыкания при различном сопротивлении в электрической цепи «фаза-нейтраль».

   1. Заземлить нейтраль источника  питания – перевести переключатель  S 1 в правое положение.

   2. Подключить N и РЕ-проводники к источнику питания – рукоятки переключателей S 3, S 4, S 12 перевести в верхнее положение.

   3. Подключить корпуса электроустановок 1 и 2 к РЕ-проводнику – перевести рукоятки переключателей S 8 и S 14 в правое положение.

   4. Убедиться, что переключатели  S 9, S 15, S 17 – в левом положении.

   5. Включить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение I.

   6. Подключить корпуса электроустановок 1 и 2 к сети – перевести автоматы  защиты S 5 и S 10 в положение I.

   7. Переключателем S 6 установить значение электрического сопротивления нулевого защитного проводника R_РЕ = 0,1 Ом и переходного сопротивления между фазой корпусом R_n = 0,1 Ом.

   8. Установить переключатель амперметра  в положение A1.

   9. Имитировать замыкание фазы  В на «Kорпус 2», нажав на кнопку S 13.

   10. Произвести измерение времени  срабатывания автомата защиты  τ_ср (мс) и тока короткого замыкания I_кз (А) с помощью миллисекундомера и амперметра соответственно.

   11. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

   12. Подключить электроустановку 2 («Корпус  2») к сети – перевести выключатель  S 10 в положение I.

   13. Установить последовательно переключателем  S 6 значения R_РЕ = 0,2; 0,5 Ом, соответственно произвести измерения времени срабатывания автомата защиты и тока короткого замыкания аналогично п.п. 9, 10, 11, 12.

  14. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

  15. Подключить электроустановку 2 «Корпус  2» к сети – перевести выключатель  S 10 в положение I.

  16. Установить значение сопротивления  R_РЕ, равное 0,2 Ом.

  17. Последовательно переключателем  S 16 установить значение переходного сопротивления между фазой и корпусом R_пер = 0; 0,1; 0,5 Ом и измерить время срабатывания автомата защиты и величины тока короткого замыкания в соответствии с п.п. 9, 10, 11, 12.

  18. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

  19. Выключить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение 0. 

   З а д а н и е  № 2. Исследовать  распределение потенциалов вдоль  РЕ-проводника без его повторного заземления и при его наличии.

   1. Установить значения R_РЕ = 0,1 Ом; R_пер= 0.

   2. Включить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение I.

   3. Подключить корпуса 1 и 2 к сети  – перевести автоматы защиты  S 5 и   S 10 в положение I.

   4. Установить переключатель амперметра  в положение «ОТКЛ».

   5. Имитировать замыкание фазы  В на «Kорпус 2», нажав на кнопку S 13.

   6. Установить гибкие проводники  в гнезда «ВХОД» и измерить  вольтметром следующие напряжения  U (B):

   - напряжение нулевой точки относительно  земли U_о (гнезда Х 2 и Х 1);

   - напряжения корпусов 1, 2, 3 относительно  земли U_к1, U_к2, U_к3 (гнезда    Х 2 и Х 4, Х 2 и Х 8,  Х 2 и Х 11).

   7. Установить переключатель амперметра  в положение А1 и измерить  ток короткого замыкания и  время срабатывания автоматов  защиты.

   8. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

   9. Произвести повторное заземление  РЕ-проводника – переключатель     S 17 перевести в правое положение.

  10. Установить переключателем S 19 значение сопротивления повторного заземления R_n = 4 Ом.

  11. Подключить электроустановку 2 («Корпус  2») к сети – перевести выключатель S 10 в положение I. 

  12. В соответствии с п.п. 3, 4, 5, 6, 7 измерить  напряжение относительно земли  на корпусах 1, 2, 3 и в нейтрали  источника питания, а также  время срабатывания автоматов  защиты и величину тока короткого  замыкания.

  13. Установить переключатель амперметра  в положение А3 и измерить  ток замыкания на землю I_з.

  14. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

  15. Подключить «Корпус 2» к сети  – перевести выключатель S 10 в положение I

  16. Последовательно установить переключателем  S 19 значения сопротив-ления повторного заземления R_n =10 и 100 Ом, соответственно произвести измерения аналогично п.п. 13, 14, 15.

  17. Выключить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение 0. 

   З а д а н и е  № 3. Оценить  эффективность повторного заземления нулевого защитного проводника (РЕ-проводника) при обрыве этого проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.

   1. Отключить повторное заземление  R_n от РЕ-проводника – переключатель S 17 перевести в левое положение.

   2. Смоделировать обрыв РЕ-проводника между корпусами 1 и 2, для чего установить рукоятку переключателя S 12 в нижнее положение.

   3. Включить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение I.

   4. Подключить электроустановки 1 и  2 («Корпус 1» и «Корпус 2»)  к сети – перевести автоматы  защиты S 5 и S 10 в положение I.

   5. Поставить переключатель амперметра  в положение «ОТКЛ».

   6. Имитировать замыкание фазы на  “Kорпус 2”, нажав на кнопку S 13.

   7. Измерить вольтметром следующие напряжения U (B):

   - напряжение нулевой точки относительно  земли U_о (гнезда Х 2 и Х 1);

   - напряжения корпусов 1, 2, 3 относительно  земли U_к1, U_к2, U_к3 (гнезда    Х 2 и Х 4, Х 2 и Х 8,  Х 2 и Х 11).

   8. Установить переключатель амперметра  в положение А3 и измерить  ток замыкания на землю I_з.

   9. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

  10. Подключить повторное заземление  к РЕ-проводнику – переключатель S 17 установить в правое положение.

  11. Установить переключателем S 19 величину сопротивления повторного заземления РЕ-проводника R_n = 4 Ом.

  12. Включить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение I.

  13. В соответствии с п.п. 4, 5, 6, 7, 8 измерить  величину напряжения относительно  земли на корпусах 1, 2, 3 и нейтрали  источника питания, а также  значение тока замыкания на  землю.

  14. Устранить замыкание на «Kорпус 2», нажав на кнопку «СБРОС».

  15. Последовательно установить переключателем  S 19 значения сопротивления повторного заземления РЕ-проводника R_n = 10 и 100 Ом, сооветственно произвести измерения аналогично п.п. 13, 14, 15.

  17. Выключить стенд – перевести  выключатель S 2 в положение 0. 

         Лабораторная  работа № 5