ПОДГОТОВКА И ПРОВЕДЕНИЕ ИЗМЕРЕНИЙ С ПОМОЩЬЮ ЭЛЕКТРОННОГО МУЛЬТИМЕТРА

Для выполнения экспериментов в лабораторных работах необхо- димо использовать модуль блока мультиметров Р1 (508.2), которые включаются в электрическую схему, один как амперметр, другой как вольтметр. В ходе их воспроизводится работа устройств, обеспечиваю- щих безопасность электроустановок, с одновременной регистрацией то- ка, напряжения, а также измерения сопротивлений электрической схе- мы.

Присоединение мультиметра как вольтметра

Присоединение мультиметра как амперметра

Присоединение мультиметра как омметра

Рис. 17 – Схемы включения мультиметра

ЛАБОРАТОРНАЯ РАБОТА №1 ОПРЕДЕЛЕНИЕ ВЛИЯНИЯ РЕЖИМА

ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ И ЕЕ НЕЙТРАЛИ НА УСЛОВИЯ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

Цель работы

Оценить опасность поражения электрическим током в зависимости от:

– напряжения и схемы питания электроустановок,

– режима нейтрали,

– сопротивления элементов электрической сети,

– условий включения человека в цепь.

 

Общие сведения

Режим нейтрали трехфазной сети выбирается по технологическим требованиям и условиям безопасности. Согласно ПУЭ, при напряжении выше 1 кВ применяются две схемы: трехпроводные сети с изолирован- ной нейтралью и трехпроводные сети с эффективно заземленной ней- тралью. При напряжении до 1 кВ применяются трехпроводные сети с изолированной нейтралью и четырехпроводыне сети с глухозаземлен- ной нейтралью.

Нейтраль – это точка соединения обмоток питающего цепь транс- форматора или генератора. Нейтраль может быть изолированной или заземленной.

Заземленной называется нейтраль, присоединенная к заземляюще- му устройству, либо непосредственно, либо через малое сопротивление. Изолированной называется нейтраль либо не присоединенная к за- земляющему проводу, либо соединенная с ним через большое сопро-

тивление.

Анализируя различные случаи прикосновения человека к проводам трехфазных электрических сетей, можно сделать вывод, что наиболее опасным является двухфазное прикосновение при любом режиме ней- трали. В этом случае ток, проходящий через тело человека Iч, определя- ется линейным напряжением Uл и сопротивлением его тела Rч:

 

IЧ = UЛ / RЧ UЛ = 1, 73UФ

(30)

 

(31)

В трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтралью си- лу тока, проходящего через тело человека, при прикосновении к одной из фаз сети в период ее нормальной работы, определяют следующим выражением в комплексной форме:

 

IЧ =

UФ   ,

RЧ + Z /3

(32)

 

где Z – комплекс полного сопротивления одной фазы относительно зем- ли, Ом; r – сопротивление изоляции провода относительно земли, Ом; С

– емкость изоляции провода относительно земли, Ф. Ток в действительной форме составит:

 

RЧ

1+

r(r + 6RЧ )

9R2 (r 2w 2C 2 )

Ч

Ч

I  = UФ           1

(33)

Если емкость проводов относительно земли мала, что обычно име- ет место в воздушных сетях небольшой протяженности, то уравнение примет вид

UФ

IЧ =

= 3UФ  ,

(34)

RЧ + r /3 3RЧ + r

где r – сопротивление изоляции, Ом.

Если же емкость велика, а проводимость изоляции незначительна, что обычно имеет место в кабельных сетях, то сила тока, проходящего через тело человека, будет равна

UФ

R2 + (c / 3)2

c

IЧ  =                   ,

(35)

где x c – емкостное сопротивление, Ом; ω – угловая частота, рад/с.

В сетях с изолированной нейтралью, обладающих незначительной емкостью между проводами и землей, опасность для человека, прикос- нувшегося к одной из фаз в период нормальной работы сети, зависит oт сопротивления проводов относительно земли: с увеличением сопротив- ления опасность уменьшается. Поэтому очень важно в таких сетях обеспечивать высокое сопротивление изоляции и контролировать ее со- стояние для своевременного выявления и устранения возникших неис- правностей. Однако в сетях с большой емкостью относительно земли

роль изоляции проводов в обеспечении безопасности прикосновения утрачивается, что видно из уравнений.

В трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относи- тельно земли малы по сравнению с проводимостью заземления нейтра- ли, поэтому при определении силы тока, проходящего через тело чело- века, касающегося фазы сети, ими можно пренебречь.

При нормальном режиме работы сети сила тока, проходящего через тело человека, будет равна:

 

IЧ = UФ /(RЧ   + r o  ),                                             (36)

 

где r о – сопротивление заземления нейтрали, Ом.

Как правило, r о < 10 Ом, сопротивление же тела человека Rч не опускается ниже сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в урав- нении можно пренебречь значением r0 и считать, что при прикоснове- нии к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением U ф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления U ф на R ч.

Отсюда следует, что прикосновение к фазе трехфазной сети с за-

земленной нейтралью в период нормальной ее работы более опасно, чем прикосновение к фазе нормально работающей сети с изолированной нейтралью.

 

Перечень аппаратуры

Обозначение	Наименование	Тип
G1	Трехфазный источник питания	201.2
А1	Блок линейных дросселей	337
А2	Трехфазный трансформатор	302
А3	Модель участка электрической сети	303
А4	Модель человека	309
А5	Модель замыкания на землю	310
Р1	Блок мультиметров	508.2