Назначение, принцип действия и область применения защитного зануления

 

Зануление - это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок, не находящихся в нормальном состоянии под напряжением, с глухозаземлённой нейтральной точкой генератора или трансформатора, в сетях трёхфазного тока; с глухозаземлённым выводом источника однофазного тока; с заземлённой точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Защитное зануление является основной мерой защиты при косвенном прикосновении в электроустановках до 1 кВ с глухозаземлённой нейтралью.

 

Рис. 1. Схема зануления в сети с глухо заземленной нейтралью

 

Принцип работы зануления: если напряжение (фаза) попадает на соединённый с нулем металлический корпус прибора, происходит короткое замыкание. Сила тока в цепи при этом увеличивается до очень больших величин, что вызывает быстрое срабатывание аппаратов защиты (автоматические выключатели, плавкие предохранители), которые отключают линию, питающую неисправный прибор. В любом случае, ПУЭ регламентируют время автоматического отключения поврежденной линии. Для номинального фазного напряжения сети 380/220 В оно не должно превышать 0,4 с.

Зануление осуществляется специально предназначенными для этого проводниками. При однофазной проводке - это, например, третья жила провода или кабеля.

Для того, чтобы отключение аппарата защиты произошло в предусмотренное правилами время, сопротивление петли «фаза-ноль» должно быть небольшим, что, в свою очередь, накладывает на все соединения и монтаж сети жесткие требования качества, иначе зануление может оказаться неэффективным.

Помимо быстрого отключения неисправной линии от электроснабжения, благодаря тому, что нейтраль заземлена, зануление обеспечивает низкое напряжение прикосновения на корпусе электроприбора. Это исключает вероятность поражения током человека. Поскольку нейтраль заземлена, зануление можно рассматривать как специфическую разновидность заземления.

 

Рис. 2. Принцип действия зануления

 

При случайном обрыве нулевого защитного проводника и замыкании фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повторного заземления) напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов исправных установок, окажется близким по значению фазному напряжению сети. Это напряжение будет существовать длительно, поскольку поврежденная установка автоматически не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник будет иметь повторное заземление, то при обрыве его сохранится цепь тока Iз, А, через землю, благодаря чему напряжение зануленных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится

Задача

Рассчитать общее равномерное освещение производственного помещения. Расчет выполнить методом коэффициента использования светового потока для ламп накаливания и люминесцентных ламп. Сравнить результат расчета.

Исходные данные:

Насос =13 кВт;

Вентилятор = 1,5 кВт ;

Токарный станок = 5,5 кВт;

Сверлильный станок = 2,2 кВт;

Центрифуга = 7,5 кВт;

Компрессор = 14 кВт;

Двухфазный сварочный трансформатор = 22 кВт;

Однофазовый понижающий трансформатор = 4 кВт;

K_п - коэффициент кратности пускового тока = 5…6,25;

cosj - номинальный коэффициент мощности электроприемника 0,7…0,9;

h номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя =0,75…0,95;

a = 2,5 - для электродвигателей, запускаемых в холостую (легкие условия пуска).

a = 2 - для электродвигателей, запускаемых под нагрузкой (тяжёлые условия пуска).

. Определяется номинальный ток приемника и электрической энергии, т.е. ток, который он потребляет из сети в длительном установившемся режиме, работая с номинальной нагрузкой.

 

 

где P - номинальная мощность на валу электродвигателя, кВт;

U_л - номинальное линейное напряжение (напряжение между фазами) сети, В;

cosj − номинальный коэффициент мощности, показывающий, какая часть полной мощности, потребляемой электродвигателем из сети, идет на выполнение полезной работы;

h − номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя.

-для насоса  А ;

для вентилятора  ;

для токарного станка

для сверлильного станка  ;

для центрифуги  ;

для компрессора

Номинальный ток двухфазного электроприемника, включенного между двумя фазами, определяется по формуле:

 

 

где S - полная номинальная мощность, потребляемая электроприемником из сети, кВА;

для двухфазного сварочного трансформатора:

 

.

 

Номинальный ток однофазного электроприемника, включенного между фазным и нулевым рабочим проводником ,определяется по формуле:

 

,

 

где U - номинальное фазное напряжение сети, В;

для однофазного понижающего трансформатора:

 

.

 

. Для асинхронных электрических двигателей с короткозамкнутым ротором определяется пусковой ток по формуле:

 

,

 

где I_пуск - пусковой ток электродвигателя, А;

I_н - номинальный ток электродвигателя, А;

K_п - коэффициент кратности пускового тока, показывающий во сколько раз пусковой ток электродвигателя превышает номинальный ток.

для насоса ;

для вентилятора                ;

для токарного станка ;

для сверлильного станка ;

для центрифуги ;

3. Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором определяется требуемое значение тока плавкой вставки по формуле

 

 

где a − коэффициент перегрузки плавкой вставки, учитывающий допускаемую кратковременную токовую перегрузку.

для насоса ;

для вентилятора               ;

для токарного станка ;

для сверлильного станка ;

для центрифуги ;

для компрессора     .

. Определяется требуемое значение тока плавкой вставки  для защиты группы электроприемников. Требуемый ток плавкой вставки для защиты группы электроприемников, не имеющих пусковых токов, определяется как сумма номинальных токов защищаемых электроприемников:

 

 

где − сумма номинальных токов всех защищаемых электроприемников, А.

Требуемый ток плавкой вставки для защиты группы электроприемников, пусковые токи которых превышают номинальные, определяется из условия, что электроприемник, имеющий наибольший пусковой ток, запускается, а все остальные работают в номинальном режиме:

 

 

где I_пуск - наибольший пусковой ток электроприемника в группе, А;

 - сумма номинальных токов всех электроприемников без учета запускаемого, А;

a - коэффициент запаса плавкой вставки для запускаемого электроприемника.

 

.

 

Исходя из полученного значения выбирали групповой предохранитель ПН 250 ток .

Результаты расчета представлены в табл.1.

 

Таблица 1. Результаты расчета и выбора плавких вставок предохранителей

Наименование электроприемника	Номинальный ток электроп. Iн, А	Пусковой ток электроп. Iпуск, А	Требуемое значение ном. тока плав. вставки, ,АТип предох.Номин. ток плав. вставки Iпл, А
Насос	27,46	151,03	75,51	ПН2-100	80
Вентилятор	3,56	19,58	7,83	НПИ 15	10
Токарный станок	13,27	79,62	39,81	НПН 60М	40
Сверлильный станок	5,95	32,72	13,08	НПИ 15	15
Центрифуга	19,01	95,05	47,5	ПН2-100	50
Компрессор	26,88	161,28	80,64	ПН2-100	80
Двухфазный сварочный трансформатор	57,89	-	-	ПН2-100	60
Однофазовый понижающий трансф.	18,18	-	-	НПН 60М	20
Групповой предохранитель				ПН2-250	250

 

Список использованной литературы

 

.Учебное пособие «БЖД в условиях производства. Расчеты под редакцией доцента Воробьева Е.Б. Ростов н/Д, 2007г - 148с

.«Охрана труда на ж. д. транспорте». Под редакцией Сибарова Ю.Г.-М.: Транспорт, 1981г.- 270 с

.Вайнштейн Л. И. Меры безопасности при эксплуатации электроустанок потребителей. - М.: Энергия, 1977. - 176 с.

.Правила устройства электроустановок 7-е издание.