POLITECHNIKA POZŃSKA LABOrATORIUM URZĄDZEŃ ELEKTRYCZNYCH
Pomiar impedancji pętli zwarciowej przy zastosowaniu różnych mierników
Rok akad.: 2009/2010	Wykonujący ćwiczenie:	Nr ćwiczenia: 3
Wydział: Elektryczny	1. ADAM MIELCAREK
Rodz. stud.: Niestacjonarne	2. Błażej Napierała		Data wykonania ćwiczenia: 20.11.2010
Kierunek: Elektrotechnika	3. Michał Czerniak
Specjalność: ------------	4. Robert Sobczak		Data oddania sprawozdania: 04.12.2010
Profil: I stopnia	5. Mariusz Muszyński
Nr grupy ćwicz: E1-1	6. Robert Sobczak	Ocena:
Uwagi:

1. WPROWADZENIE

Według normy PN- 90/E-93002 wyłącznikami instalacyjnymi nazywamy wyłączniki nadprądowe do instalacji domowych i podobnych. Wyłączniki nadprądowe należą do grupy łączników samoczynnych i są przeznaczone do zasilania i zabezpieczania instalacji niskiego napięcia od skutków przeciążeń. Powinny być one zdolne do załączenia, przewodzenia i wyłączenia prądu w normalnym stanie obwodu, jak również do załączenia, przewodzenia w określonym czasie i samoczynnego wyłączenia prądów w określonym nienormalnym stanie pracy obwodu, np. stan przeciążenia lub zwarcia.

Wyłączniki nadprądowe produkowane są w trzech wersjach, różniących się właściwościami:

• typu B do zabezpieczania przewodów inst. odbiorników, instalacji oświetlenia, gniazd wtyczkowych i sterowania,

• typu C do zabezpieczania obwodów z urządzeniami o dużych prądach rozruchowych (silniki, transformatory),

• typu D do zabezpieczania obwodów z silnikami o dużych mocach (dużych prądach rozruchowych),

charakterystyka T=f(I) dla wyłącznika nadprądowego typu B

2. Pomiar impedancji pętli zwarciowej MIERNIKIEM MZW-5
   

Miernik MZW-5 służy do badania skuteczności zerowania i uziemienia ochronnego w sieciach o napięciu 230/400V z bezpośrednio uziemionym punktem zerowym.

Pomiar miernikiem MZW-5 polega na pomiarze napięcia pomiędzy przewodem fazowym odbiornika, a obudową silnika przed wymuszeniem przepływu prądu (pomiar U₁ ) i w czasie przepływu prądu przez rezystor wymuszający (pomiar U₂). Przepływ prądu jest wymuszany rezystorem w zależności od nastawy o wartości 2,29 lub 4,4Ω w czasie 40-60ms. Impedancję pętli zwarcia wymusza się ze wzoru:

dla nastawy 100 [A]

dla nastawy 50[A]

	U [V]	ΔU [V]	ZS [Ω]	δZS [%]
nastawa 100[A]
L1	228	68	0,97	13
					160
	L2				229	69	0,99	13
					160
	L3				230	70	1,00	13
					160
nastawa 50 [A]
L1	230	47	1,13	13
					183
	L2				230	48	1,16	13
					182
	L3				230	20	0,41	13
					210

Nasze wyniki obarczone są dużym błędem ze względu na odczyt wartości ze skali miernika.

3. Pomiar impedancji pętli zwarciowej MIERNIKIEM MPZ-1
   

Pomiar miernikiem MPZ-1 polega na tym, że załączanie i wyłączanie sztucznego prądu zwarcia dokonuje się za pomocą tyrystora, którego bramka sterowana jest impulsem wyzwalanym przyciskiem „POMIAR”. Przyciskiem „V(U)” dokonaliśmy pomiaru napięcia, natomiast impedancję pętli odczytaliśmy bezpośrednio ze skali.

	U [V]	ZS [Ω]	δZS [%]
L1	220	0,71	15
L2	220	0,72	15
L3	220	0,75	15

Nasze wyniki obarczone są dużym błędem ze względu na odczyt wartości ze skali miernika.

Należy uwzględnić również błąd wynikający ze specyfikacji technicznej +-10%

DANE TECHNICZNE:
- zakres pomiarowy napięcia 0 - 500V
- klasa dokładności 5
- zakresy pomiarowe impedancji pętli zawarcia. . 0... 1 om 0... 10 om 0... 100 om
- uchyb pomiaru impedancji pętli zawarcia nie większy jak +-10%
- dopuszczalny czas trwania jednego sztucznego zwarcia...do l0s
- najmniejsze odstępy między kolejno powtarzanymi 3 razy pomiarami impedancji . . . .

. . . . . 3s
- prądy pomiarowe sztucznego zwarcia:

a) dla zakresu 0... 1 om . . . . . . .' . ok. 12A
b) dla zakresu 0... 10 om . / .. . . . . ok. 1,1A
c) dla zakresu 0... 100 om . . . . . . . ok. 1,1 i A

4. Pomiar impedancji pętli zwarciowej MIERNIKIEM MZC-1
   

	U [V]	ZS [Ω]
L1	224	0,56
		224	0,57
		224	0,56
	L2	225	0,60
		225	0,60
		225	0,60
	L3	225	0,63
		225	0,64
		225	0,63

5. WNIOSKI

Sprawdzenie skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie TN-C polega na sprawdzeniu czy spełniony jest warunek na tyle małej impedancji pętli zwarcia, aby w momencie zwarcia doziemnego popłynął prąd wystarczający do samoczynnego wyłączenia zasilania w przewidzianym przez normę czasie. Impedancja pętli zwarcia wynika z sumy rezystancji przewodów doprowadzających, impedancji uzwojeń transformatora, impedancji wszystkich urządzeń i przewodów znajdujących się w instalacji odbiorczej aż do punktu pomiaru.

	Zabezpieczenie	Współczynnik	Ia
L1	C8	10 In	80
L2	B10	5 In	50
L3	B16	5 In	80

Celem ćwiczenia było przeprowadzenie pomiaru impedancji pętli zwarciowej Z_S oraz określenie skuteczności przeciwporażeniowej danego silnika elektrycznego trójfazowego przy zabezpieczeniach nadprądowych o parametrach podanych w tabelce poniżej. Dla poprawnej oceny ochrony przeciwporażeniowej niezbędne jest wyznaczenie prądu I_a na podstawie charakterystyk czasowo-prądowych urządzenia zabezpieczającego. Prąd I_a dobraliśmy z charakterystyki zastosowanego urządzenia zabezpieczającego tak, aby wyłączenie następowało w wymaganym czasie 0,4 s zgodnie z wymaganiami p. 413.1.3. normy PN-IEC 60364-4-41.

Pomiar przeprowadziliśmy za pomocą trzech różnych mierników, wyniki oraz obliczenia zamieściliśmy w tabelach. Dla każdego z mierników określiliśmy również błąd pomiaru wynikający ze specyfikacji technicznej danego urządzenia oraz błędnego odczytu wartości ze skali miernika. Nasze wyniki obarczone są relatywnie dużym błędem pomiaru właśnie ze względu na błędny odczyt ze skali miernika analogowego. Wyjątkiem jest MZC-1, który jest miernikiem cyfrowym, jednak ze względu na brak specyfikacji technicznej urządzenia nie mogliśmy poprawnie określić jego wartość względną (σ) błędu pomiaru. Poniżej zamieszczamy protokoły pomiaru ochrony przeciwporażeniowej przed dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania w układzie sieci TN-C z urządzeniem nadprądowym dla badanego silnika elektrycznego trójfazowego z uwzględnieniem każdego z mierników.

P R O T O K Ó Ł Nr 1

Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed
dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania

w UKŁADZIE SIECI TN-C Z URZĄDZENIEM NADPRĄDOWYM

Badany obiekt: Silnik elektryczny trójfazowy

Właściciel: Politechnika Poznańska

Wykonawca pomiarów: Adam Mielcarek, Błażej Napierała, Mariusz Muszyński
Michał Czerniak, Robert Sobczak, Jakub Maciejczak

Przyrządy użyte do badań (nazwa, typ, nr fabryczny): MIERNIK MZW-5

TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

Lp.	Nazwa obwodu	In	Ia	U0	Zs; Rs	σZs; Rs	I^''k1	σI^''k1	σI^''k1> Ia	Uwagi
				A	A	V	Ω	Ω	A		A	Tak - nie
	Silnik elektryczny trójfazowy
1.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZW-5 nast. 50A L1	8	80	230	1,13	1,28	204	180	Tak	Brak
2.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZW-5 nast. 50A L2	10	50	230	1,16	1,38	198	167	Tak	Brak
3.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZW-5 nast. 50A L3	16	80	230	0,41	0,45	575	511	Tak	Brak

Oznaczenia:

I_n - prąd znamionowy urządzenia nadprądowego (wkładki topikowej lub wyłącznika samoczynnego)

I_a - prąd zapewniający samoczynne wyłączenie

U_o­­ - zmierzona wartość napięcia fazowego
Z_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej
σZ_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej z uwzględnieniem błędu pomiaru
I^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego (
)
σI^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego z uwzględnieniem błędu pomiaru

UWAGI I WNIOSKI

1. Wynik oględzin instalacji i urządzeń jest: pozytywny

2. Zauważone usterki: brak

3. Wyniki pomiarów skuteczności ochrony przeciwporażeniowej są: pozytywne

4. Stwierdzone nieprawidłowości: brak

5. Badana instalacja jest sprawna i nadaje się do eksploatacji: tak

6. Należy wykonać następujące prace naprawcze: brak

7. Uwagi dodatkowe: brak

8. Data wykonania badania: 20.11.2010r.

9. Termin następnego badania: ----------

10. Wykaz aktualnych przepisów:

Pomiary wykonano zgodnie z PN-IEC 60364-6-61, Przepisami Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych, ustawą „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994r. (Dz.U. nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 21.06.1994r. (Dz.U. nr 84, poz. 387 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 14.12.1994r. (Dz.U. nr 10/95, poz. 46 z późn. zm.), ustawą „Prawo energetyczne” (Dz.U. nr 54/1997r., poz. 348 z późn. zm.) oraz pozostałymi obowiązującymi przepisami w dniu wykonywania pomiarów.

11. Przeprowadzający badania (Imię i nazwisko, uprawnienia, podpis):

P R O T O K Ó Ł Nr 2

Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed
dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania

w UKŁADZIE SIECI TN-C Z URZĄDZENIEM NADPRĄDOWYM

Badany obiekt: Silnik elektryczny trójfazowy

Właściciel: Politechnika Poznańska

Wykonawca pomiarów: Adam Mielcarek, Błażej Napierała, Mariusz Muszyński
Michał Czerniak, Robert Sobczak, Jakub Maciejczak

Przyrządy użyte do badań (nazwa, typ, nr fabryczny): MIERNIK MPZ-1

TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

Lp.	Nazwa obwodu	In	Ia	U0	Zs; Rs	σZs; Rs	I^''k1	σI^''k1	σI^''k1> Ia	Uwagi
				A	A	V	Ω	Ω	A		A	Tak - nie
	Silnik elektryczny trójfazowy
1.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MPZ- 1 L1	8	80	220	0,71	0,81	310	272	Tak	Brak
2.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MPZ-1 L2	10	50	220	0,72	0,82	306	268	Tak	Brak
3.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MPZ-1 L3	16	80	220	0,75	0,86	293	256	Tak	Brak

Oznaczenia:

I_n - prąd znamionowy urządzenia nadprądowego (wkładki topikowej lub wyłącznika samoczynnego)

I_a - prąd zapewniający samoczynne wyłączenie

U_o­­ - zmierzona wartość napięcia fazowego
Z_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej
σZ_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej z uwzględnieniem błędu pomiaru
I^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego (
)
σI^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego z uwzględnieniem błędu pomiaru

UWAGI I WNIOSKI

1. Wynik oględzin instalacji i urządzeń jest: pozytywny

2. Zauważone usterki: brak

3. Wyniki pomiarów skuteczności ochrony przeciwporażeniowej są: pozytywne

4. Stwierdzone nieprawidłowości: brak

5. Badana instalacja jest sprawna i nadaje się do eksploatacji: tak

6. Należy wykonać następujące prace naprawcze: brak

7. Uwagi dodatkowe: brak

8. Data wykonania badania: 20.11.2010r.

9. Termin następnego badania: ----------

10. Wykaz aktualnych przepisów:

Pomiary wykonano zgodnie z PN-IEC 60364-6-61, Przepisami Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych, ustawą „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994r. (Dz.U. nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 21.06.1994r. (Dz.U. nr 84, poz. 387 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 14.12.1994r. (Dz.U. nr 10/95, poz. 46 z późn. zm.), ustawą „Prawo energetyczne” (Dz.U. nr 54/1997r., poz. 348 z późn. zm.) oraz pozostałymi obowiązującymi przepisami w dniu wykonywania pomiarów.

11. Przeprowadzający badania (Imię i nazwisko, uprawnienia, podpis):

P R O T O K Ó Ł Nr 3

Pomiary skuteczności ochrony przeciwporażeniowej przed
dotykiem pośrednim przez samoczynne wyłączenie zasilania

w UKŁADZIE SIECI TN-C Z URZĄDZENIEM NADPRĄDOWYM

Badany obiekt: Silnik elektryczny trójfazowy

Właściciel: Politechnika Poznańska

Wykonawca pomiarów: Adam Mielcarek, Błażej Napierała, Mariusz Muszyński
Michał Czerniak, Robert Sobczak, Jakub Maciejczak

Przyrządy użyte do badań (nazwa, typ, nr fabryczny): MIERNIK MZC-1

TABELA WYNIKÓW POMIARÓW

Lp.	Nazwa obwodu	In	Ia	U0	Zs; Rs	I^''k1	σI^''k1> Ia	Uwagi
				A	A	V	Ω		A	Tak - nie
	Silnik elektryczny trójfazowy
1.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZC- 1 L1	8	80	224	0,57	393	Tak	Brak
2.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZC-1 L2	10	50	225	0,60	375	Tak	Brak
3.	Silnik elektryczny trójfazowy MIERNIK MZC-1 L3	16	80	225	0,64	352	Tak	Brak

Oznaczenia:

I_n - prąd znamionowy urządzenia nadprądowego (wkładki topikowej lub wyłącznika samoczynnego)

I_a - prąd zapewniający samoczynne wyłączenie

U_o­­ - zmierzona wartość napięcia fazowego
Z_s, (R_s) - zmierzona wartość impedancji (rezystancji) pętli zwarciowej
I^''_k1 - prąd zwarcia jednofazowego (
)

UWAGI I WNIOSKI

1. Wynik oględzin instalacji i urządzeń jest: pozytywny

2. Zauważone usterki: brak

3. Wyniki pomiarów skuteczności ochrony przeciwporażeniowej są: pozytywne

4. Stwierdzone nieprawidłowości: brak

5. Badana instalacja jest sprawna i nadaje się do eksploatacji: tak

6. Należy wykonać następujące prace naprawcze: brak

7. Uwagi dodatkowe: brak

8. Data wykonania badania: 20.11.2010r.

9. Termin następnego badania: ----------

10. Wykaz aktualnych przepisów:

Pomiary wykonano zgodnie z PN-IEC 60364-6-61, Przepisami Budowy Urządzeń Elektroenergetycznych, ustawą „Prawo budowlane” z dnia 07.07.1994r. (Dz.U. nr 89, poz. 414 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 21.06.1994r. (Dz.U. nr 84, poz. 387 z późn. zm.), Rozporządzeniem MGPiB z dnia 14.12.1994r. (Dz.U. nr 10/95, poz. 46 z późn. zm.), ustawą „Prawo energetyczne” (Dz.U. nr 54/1997r., poz. 348 z późn. zm.) oraz pozostałymi obowiązującymi przepisami w dniu wykonywania pomiarów.

11. Przeprowadzający badania (Imię i nazwisko, uprawnienia, podpis):

---