1. Wykonanie ćwiczenia.

Celem naszego ćwiczenia będzie wykonanie badań obejmujących:

1. Badania izolacji w urządzeniach elektrycznych;

2. Badania zerowania ochronnego;

3. Badania uziemienia ochronnego;

4. Badania wyłącznika ochronnego różnicowo-prądowego.

1.1Badania izolacji.

W ćwiczeniu będzie badana izolacja:

-silnika trójfazowego,

-transformatora bezpieczeństwa,

-instalacji trójfazowej cztero przewodowej.

W silniku trójfazowym, ze względu na 3 uzwojenia, występuje 6 układów izolacyjnych:

• 3 układy izolacyjne między uzwojeniami - których wartości rezystancji muszą zapewnić bezpieczeństwo przy napięciu przewodowym,

• 3 układy izolacyjne między uzwojeniami i obudową - których wartości rezystancji muszą zapewniać bezpieczeństwo przy napięciu fazowym.

W transformatorze bezpieczeństwa występują trzy układy izolacyjne: dwa układy izolacyjne obu uzwojeń względem rdzenia, które muszą odpowiadać napięciom znamionowym; układ izolujący uzwojenia względem siebie, który musi odpowiadać wyższemu z napięć uzwojeń.

W instalacji trójfazowej występuje sześć układów izolacyjnych: trzy między przewodami fazowymi, trzy miedzy przewodami fazowymi a przewodem zerowym.

Części czynne powinny być całkowicie pokryte izolacją, która może być usunięta tylko przez jej zniszczenie. Rezystancja izolacji R_i urządzeń elektrycznych o napięciach 220,380,500V nie powinna być mniejsza niż 1000Ω na 1V znamionowego napięcia zasilającego U_n.

Wymaganą wartość rezystancji izolacji dla tych urządzeń ustala się na podstawie zależności:

R_i≥1000Ω/V*U_n,(Ω),

gdzie: U_n- znamionowe napięcie pracy urządzenia,[V]

R_i- rezystancja izolacji [V]

1.1Tabela pomiarowa.

Badane urządzenie	Znamionowe napięcie pracy Un	Wyniki pomiaru rezystancji izolacji Ri						Wymagana rezystancja izolacji Ri
	v	Punkty pomiarowe			MΩ			MΩ
	380	Zacisk fazowy.	Ruv		100			0,38
Trójfazowy	380	Zacisk fazowy.	Ruw		100			0,38
silnik	380		Rvw		0,3			0,38
asynchroniczny	220	Zacisk fazowy.	Ru -obud		100			0,22
U=380/220v	220	obudowa	Rv -obud		100			0,22
	220		Rw -obud		100			0,22
Transformator	220	Zacisk DN-GN	RGN-DN		100			0,22
Jednofazowy	220	Zacisk GN-obud.	RGN -obud		100			0,22
U=220/24v	24	Zacisk DN-obud.	RDN -obud		100			0,024
	220	Zacisk fazowy.	RL1-N		1			0,22
Instalacja	220	Zacisk zerowy.	RL2-N		2,2			0,22
elektryczna	220		RL3-N		1,2			0,22
U=220/380v	380	Zacisk fazowy.	RL1-L2		1,2			0,38
	380	Zacisk fazowy.	RL1-L3		0,4			0,38
	380		RL2-L3		1			0,38

GN- górne napięcie transformatora, DN- dolne napięcie transformatora.

Obliczenia:

1.2.Badania zerowania ochronnego.

Dla oceny skuteczności zerowania ochronnego należy znać dane zabezpieczenia (np. bezpiecznika) oraz dokonać pomiaru impedancji pętli zwarciowej w celu wyznaczenia spodziewanego prądu zwarcia I_z. W naszym przypadku pomiary obejmują pomiar impedancji pętli zwarcia tablicy laboratoryjnej zasilającej pojedyncze stanowisko laboratoryjne i na tablicy głównej laboratorium.

Zerowanie ochronne polega na połączeniu metalowych części urządzeń elektrycznych, które w warunkach normalnej pracy nie znajdują się pod napięciem (np. obwodów), z przewodem neutralnym N (zerowym).

W przypadku uszkodzenia izolacji obwodu elektrycznego urządzenia, na jego obudowie pojawia się napięcie względem ziemi, powstaje obwód zamknięty (tzw. pętla zwarcia), w którym zaczyna płynąć prąd zwarcia I_z o wartości wynikającej z zależności:

gdzie: I_z- prąd zwarcia,

U_f- napięcie fazowe sieci zasilającej,

Z_p- impedancji zwarciowej (suma impedancji przewodów: fazowego, zerowego, zerującego, uzwojenia wtórnego transformatora),

R_p, X_p- składowe impedancji pętli zwarcia rezystancyjna R i reaktancyjna X.

Warunek skuteczności zerowania ochronnego:

I_z ≥ I_w = k * I_bn

gdzie: I_w- prąd wyłączający zabezpieczenia,

I_bn- prąd znamionowy bezpiecznika,

k- współczynnik zależny od rodzaju stosowanego zabezpieczenia

Schematy układów do pomiaru impedancji pętli zwarciowej:

A- miernikiem MOZ

B- miernikiem SL 3000

A) B)

1.2 Tabela pomiarowa

Tablica	Pomiary i dane										Obliczenia
Zasilająca:	Uf	Zp		Ibn	k	Iwx					Iz	Iw
	v	Ω		A	-	A					A	A
	Typ miernika					MOZ
Stanowisko	220	0,3		20	5	-					733,3	100
laboratorium	220	0,55		20	3,5	-					400	70
	Typ miernika					SL-3000
Stanowisko	220	0,28		20	5	875					785,7	100
laboratorium	220	0,17		20	3,5	-					1294,1	70

1.3 Pomiar rezystancji uziemienia ochronnego.

Uziemienie ochronne polega na połączeniu z uziomem metalowych części urządzeń elektrycznych, które w warunkach normalnej pracy nie znajdują się pod napięciem.

Po uszkodzeniu izolacji urządzenia powstaje obwód, w którym zaczyna płynąć prąd zwarcia I_z. Ten prąd wywołuje na rezystancji uziemienia ochronnego R_z spadek napięcia U_z:

I_z * R_z = U_z,

który jest równy napięciu dotykowemu.

Warunek skuteczności uziemienia ochronnego:

Uziemienie ochronne jest skuteczne, gdy największa wartość napięcia, która może pojawić się na metalowej obudowie urządzenia spełnia warunek:

U_{z max} = I_w * R_z ≤ U_L

Gdzie: U_{z max} - największa wartość napięcia dotykowego,

I_w - prąd wyłączający zabezpieczenia,

R_z - rezystancja uziemienia ochronnego

U_L - napięcie bezpieczne

Rys. Schemat układu do pomiaru rezystancji uziemienia indukowanym miernikiem rezystancji uziemień IMU

1.3 Tabela pomiarowa:

Pomiary i dane								obliczenia
Rz	Ibn	k	UL				Iw	Rz*Iw	Rz wymag.
Ω	A	-	V				A	V	Ω
1,56	16	2,5	50				40	64,2

Nierówność ta nie jest spełniona.

Warunek skuteczności uziemienia ochronnego

Nierówność nie jest spełniona, a więc skuteczność uziemienia ochronnego nie jest wystarczająca.

1.4 Badanie przeciwporażeniowego różnicowego wyłącznika jednofazowego.

Rys. Schemat układu do badania wyłącznika przeciwporażeniowego różnicowo - prądowego.

1.4 Tabela pomiarowa.

Dane	Un[v]	220		Pomiary
wyłącznika	Inw[A]	10	U	Iw	Ia
Lp.	Ina[A]	0,03	V	A	mA
1	U = Un	Iw=0	220	-	23
2		Iw≠0	220	0,29	24
3	U<Un	Iw=0	210	-	24
4		Iw≠0	210	0,23	24

Napięcie zasilające i prąd obciążenia nie mają większego wpływu na działanie wyłącznika przeciwporażeniowego.

5. Spis przyrządów.

Miernik 0-50 nr 372

Miernik SL 3000 nr 022

Miernik nr 371

[mA] 75-150 nr 369

[A] 1-2 nr 28

[V] 150-300 nr 170

Wnioski:

Tabela 1.

Dwa z wyników badań izolacji wykazały zbyt małą rezystancję izolacji między dwoma zaciskami fazowymi. Jest to prawdopodobnie spowodowane zawilgoceniem izolacji. Aby poprawić stan izolacji należy osuszyć uzwojenie i wnętrze silnika.

Tabela 2.

Miernik typu SL - 3000 jest przyrządem pomiarowym bardzo łatwym w obsłudze i w dodatku umożliwia natychmiastowy pomiar i odczyt wartości I₂.

Miernik typu MOZ jest również łatwy w obsłudze, jednak nie umożliwia pomiaru wartości I₂.

Badanie zerowania ochronnego wykazało, że jest ono skuteczne.

Politechnika Lubelska

Wydział Zarządzania i Podstaw Techniki

LABORATORIUM Z ELEKTROTECHNIKI

Sprawozdanie z ćwiczenia nr 7.

Temat: Ochrona przeciwporażeniowa.

Wykonali:

27.03 2000

---