POLITECHNIKA LUBELSKA
Wydział Inżynierii Środowiska
LABORATORIUM Z INŻYNIERII ELEKTRYCZNEJ
Ćwiczenie laboratoryjne nr 7
„Ochrona przeciwporażeniowa”
Sprawozdanie wykonał: Kosior Michał |
Ćwiczenie wykonali:
|
---|---|
|
4. Jakuszewski Michał
5. Kowalczuk Grzegorz
Prowadzący:
Mgr S. Styło
Lublin 2010
Wiadomości ogólne
Prąd elektryczny może wywierać ujemne działanie na organizm ludzki i może ono mieć charakter pośredni lub bezpośredni.
Czynnikami decydującymi o stopniu zagrożenia porażeniem prądem elektrycznym są:
- natężenie prądu wrażeniowego,
- rodzaj prądu,
- drogą przepływu prądu przez organizm,
- czas trwania rażenia.
Wyróżniamy 3 rodzaje napięć powodujących zagrożenie porażenia prądem:
- napięcie dotykowe,
- napięcie wrażeniowe,
- napięcie krokowe.
W wyniku szkodliwego działania prądu elektrycznego na ciało człowieka konieczne jest stosowanie zabezpieczeń, w celu uniknięcia porażenia prądem w przypadku pracy lub awarii urządzenia elektrycznego.
W ochronie przeciwporażeniowej wyróżniamy środki ochrony podstawowej, które chronią przed porażeniem w warunkach normalnej pracy urządzeń oraz środki ochrony dodatkowej chroniące w przypadku awarii urządzeń.
Do środków ochrony podstawowej zaliczamy:
- izolacja części czynnych obwodów elektrycznych,
- przegrody i osłony,
- bariery,
- umieszczenie części czynnych obwodów elektrycznych poza zasięgiem ręki.
Do środków ochrony dodatkowej zaliczamy:
- zerowanie ochronne,
- uziemienie ochronne,
- obniżenie napięcia roboczego,
- przeciwporażeniowe wyłączniki ochronne,
- zastosowanie urządzenia II klasy ochronności,
- połączenia wyrównawcze,
- separacja obwodów odbiornika od sieci zasilającej.
Wykonanie ćwiczenia
Zakres ćwiczenia obejmuje:
- badanie izolacji w urządzeniach elektrycznych,
- badanie zerowania ochronnego,
- badanie uziemienia ochronnego,
- badanie wyłącznika ochronnego różnicowo-prądowego.
Badanie izolacji
Tabela nr 1
Badane urządzenie | Znamionowe napięcie pracy | Wyniki pomiaru rezystancji izolacji | Wymagana rezystancja izolacji |
---|---|---|---|
Un | Punkty pomiarowe | Ri | |
V | MΩ | ||
Trójfazowy silnik asynchroniczny | 400 | zacisk fazowy – zacisk fazowy | RU-V |
RU-W | |||
RV-W | |||
230 | zacisk fazowy – obudowa | RU-obud | |
RV-obud | |||
RW-obud | |||
Transformator jednofazowy | 230 | zacisk DN – GN | RDN-GN |
24 | zacisk DN- obudowa | RDN-obud | |
230 | zacisk GN - obudowa | RGN-obud | |
Instalacja elektryczna | 230 | zacisk fazowy – zacisk neutralny | RL1-N |
RL2-N | |||
RL3-N | |||
400 | zacisk fazowy – zacisk fazowy | RL1-L2 | |
RL1-L3 | |||
RL2-L3 |
Izolacja będzie dobra jeżeli jej rezystancja Ri nie będzie mniejsza niż 1000 Ω na 1 V znamionowego napięcia zasilającego Un. Wymaganą wartość rezystancji wyznacza się z zależności:
Ri ≥ 1000Ω/V • Un [Ω]
Jest to podstawowe kryterium jakie musi spełniać izolacja części czynnych urządzeń elektrycznych. Jeśli wartość rezystancji równa jest zero oznacza to, że jest zwarcie w układzie.
Badanie zerowania ochronnego
Schemat układu pomiarowego:
Tabela nr 2
Tablica zasilająca | Pomiary i dane | Obliczenia |
---|---|---|
Uf | ZP | |
V | Ω | |
Typ miernika: MOZ | ||
stanowisko | 230 | 0,35 |
laboratorium | 230 | 0,15 |
Zerowanie ochronne polega na połączeniu metalowych części urządzeń, które w warunkach normalnej pracy nie znajdują się pod napięciem, z przewodem neutralnym.
W ćwiczeniu, na stanowisku pomiarowym zastosowanym rodzajem zabezpieczenia był wyłącznik elektromagnetyczny typu D o współczynniku k = 20,0
Podstawowym warunkiem skuteczności zerowania ochronnego jest zależność:
IZ ≥ IW = k • Ibn [A]
IZ = Uf / ZP [A]
IW = k • Ibn [A]
Iw- prąd wyłączający zabezpieczenia,
Ibn- prąd znamionowy bezpiecznika,
k- współczynnik zależny od rodzaju stosowanego zabezpieczenia
Pomiar rezystancji uziemienia ochronnego
Schemat układu pomiarowego:
Tabela nr 3
Pomiary i dane | Obliczenia | RZ wymagane |
---|---|---|
RZ | Ibn | k |
Ω | A | - |
2,0 | 20 | 2,0 |
Uziemienie ochronne polega na połączeniu z uziomem metalowych części urządzeń elektrycznych, które w warunkach normalnej pracy nie znajdują się pod napięciem.
Uz =Iz · Rz
Warunkiem skuteczności uziemienia ochronnego jest zależność:
Uz max = IW • RZ ≤ UL
Uz max - największa wartość napięcia dotykowego
Iw – prąd wyłączający zabezpieczenia,
Rz – rezystancja uziemienia ochronnego
UL – napięcie bezpieczne
Oznacza to, że największa wartość napięcia dotykowego jakie może pojawić się na metalowej obudowie musi być mniejsza lub równa w stosunku do napięcia bezpiecznego, które jest zależne od rodzaju prądu oraz warunków środowiskowych.
Badanie przeciwporażeniowego różnicowego wyłącznika jednofazowego
Tabela nr 4
Dane wyłącznika | Un = 230V | In = 10A | Iwn = 30mA |
---|---|---|---|
Lp. | Warunki zasilania | ||
U | I | U | |
V | |||
1. | U = UN | I = 0A | 230 |
2. | I ≠ 0A | 230 | |
3. | U < UN | I = 0A | 190 |
4. | I ≠ 0A | 190 |
W wyłączniku różnicowo-prądowym w przypadku przebicia izolacji i przepływowi prądu przez ciało człowieka, występuje zaindukowanie napięcia w uzwojeniu przekładnika i przepływ prądu przez cewkę urządzenia wyłączającego odbiornik.
Wnioski
Badanie izolacji:
- z otrzymanych pomiarów tylko transformator jednofazowy posiadał całkowicie sprawną izolację i w związku z tym nadaje się do eksploatacji,
- w przypadku silnika trójfazowego asynchronicznego i instalacji elektrycznej niektóre obwody miały nieznacznie niższą rezystancję izolacji niż wymagana co prawdopodobnie było wynikiem zawilgocenia izolacji lub jej częściowym uszkodzeniem. Powoduje to niespełnienie podstawowego kryterium jakie musi spełniać izolacja a więc takie urządzenie nie może być użytkowane. Poprawę stanu izolacji można uzyskać poprzez osuszenie lub wymianę izolacji danego obwodu.
Badanie zerowania ochronnego:
- jak wynika z otrzymanych pomiarów prąd zwarcia jest większy od prądu wyłączającego zabezpieczenia co jest warunkiem skuteczności zerowania ochronnego,
- warunek jest ten bardzo ważny ponieważ w przypadku gdyby prąd wyłączający był większy od prądu zwarcia nie nastąpiło by odłączenie uszkodzonej fazy od sieci zasilającej i w wyniku tego mogłoby nastąpić porażenie,
- w tym przypadku skuteczność zerowania ochronnego jest poprawna.
Pomiar rezystancji uziemienia ochronnego:
- na podstawie pomiarów i otrzymanych wyników można stwierdzić, że niespełniony jest warunek skuteczności uziemienia ochronnego,
- wymagana maksymalna rezystancja uziemienia ochronnego w tym przypadku wynosi 1,25 Ω, a w rozpatrywanym przypadku wynosi ona 2,0 Ω więc równanie nie jest spełnione a więc skuteczność uziemienia ochronnego nie jest wystarczająca.
Badanie przeciwporażeniowego różnicowego wyłącznika jednofazowego:
- wpływa napięcia zasilającego i prądu obciążenia nie ma wpływu na działanie wyłącznika przeciwporażeniowego. Wyłącznik zadziałał w każdym przypadku niezależnie od zastosowanego napięcia czy obciążenia. Oznacza to, że tego rodzaju wyłącznik zadziała, chroniąc użytkownika urządzenia przed porażeniem, niezależnie od wahań napięcia czy prądu,
- w momencie zadziałania wyłącznika na ciele człowieka pojawiło by się napięcie o wartości 24 V, które jest niższe od wartości napięcia bezpiecznego.