Лабораторна робота № 12

Тема: Дослідження електробезпеки в електроустановках

Мета роботи: засвоїти методики вимірювання опору захисного заземлення, ізоляції обмоток електродвигуна, дослідити ці величини, порівняти з нормативними і відповідно зробити висновки.

План підготовки до вивчення і виконання роботи

1. Вивчити матеріал теми.

2. Вивчити зовнішню будову і принцип роботи мегомметрів типу М-1101 М, М-417.

3. Засвоїти методику вимірювання опору захисного заземлення методом амперметра-вольтметра.

4. Виміряти опір захисного заземлення і опір ізоляції обмоток електродвигуна.

5. Дати оцінку одержаним даним і зробити висновки.

6. Дати відповіді на питання для контролю та самоконтролю.

Загальні відомості

Небезпека ураження електричним струмом залежить від багатьох умов і відрізняється від інших видів небезпек перш за все тим, що не може бути виявлена органами чуття. Ураження людини струмом відбувається при дотику до струмоведучих частин. Найбільшу небезпеку представляють металеві частини машин і обладнання, що не знаходиться під напругою, але попали під напругу в результаті пробою або пошкодження ізоляції.

Для забезпечення електробезпеки окремо чи в сукупності використовують такі технічні методи та засоби: захисне заземлення, захисне занулення, захисне вимкнення, малі напруги, подвійну ізоляцію, вирівнювання потенціалів тощо. Досить часто використовують захисне заземлення.

Захисне заземлення – навмисне електричне з’єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмоведучих частин, які можуть опинитись під напругою. Призначення захисного заземлення – відвернення небезпеки ураження людини електричним струмом при з’явленні напруги на неструмоведучих конструкціях обладнання. Неструмоведучі частини обладнання можуть опинитись під напругою при пошкодженні ізоляції („пробій на корпус”) і контакті їх з струмоведучими частинами. Якщо корпус при цьому не має контакту із землею, дотик до нього такий же небезпечний, як і дотик до фази.

Заземляти електрообладнання необхідно:

- при змінній напрузі 380 В і вище і постійній напрузі 440 В і вище;

– при напрузі 36 (42) В змінного струму і 110 В постійного – в приміщеннях з підвищеною небезпекою;

– при напрузі 12 В змінного струму в приміщеннях особливо електронебезпечних і зовнішніх електроустановках.

Заземленню підлягають:

– корпуса стаціонарного електрообладнання, трансформаторів, апаратів, світильників в виробничих приміщеннях тощо;

– вторинні обмотки понижуючих трансформаторів, трансформаторів місцевого освітлення на 36 (42) В, а також їх корпуса;

– корпуса роздільних щитів, рубильників, щитів управління, металеві шафи, стальні труби електропроводки, металеві оболонки проводів і інші металоконструкції, зв’язані з електрообладнанням;

– металеві корпуса рухомих і переносних електроспоживачів.

Сукупність заземлювача і заземлювальних провідників називається заземлювальним пристроєм. Заземлювач – це провідник чи група з’єднаних провідників в землі. Бувають природні і штучні. Природні заземлювачі – це металеві конструкції споруд, будівель, які з’єднані з землею, а також неізольовані металеві трубопроводи в землі, крім тих, які використовуються для горючих рідин чи вибухових газів. Штучні заземлювачі – вертикально забиті в землю сталеві труби, кутова сталь, металеві стержні. Заземлювачі з’єднуються між собою сталевою шиною, яка приварюється до кожного із них. В якості заземлювачів використовуються стальні стержні 10-14 мм і довжиною 5 м, кутники розміром 40× 40 мм до 60× 60 мм і довжиною 2, 5-3, 0 м; в якості заземлювальних провідників – полосова сталь перерізом не менше 4× 12 мм, сталеві прутки діаметром не менше 6 мм, голі мідні чи алюмінієві провода перерізом 4 і 6 мм² (табл.24, додаток). Допустима величина опору захисного заземлення для електроустановок, що працюють при напругах 380/220 В і стандартних малих наругах, не повинна перевищувати 4 Ом.

Опір ізоляції електропроводів визначає ступінь безпеки електрообладнання. Його вимірюють між двома проводами (на вимкненій установці) або між суміжними запобіжниками, або за останнім запобіжником між проводом і землею. Ізоляція електропроводки рахується достатньою, якщо її опір між проводом кожної фази і землею чи різними фазами і землею чи різними фазами не нижче 0, 5 МОм. В звичайних приміщеннях опір ізоляції перевіряють один раз в 2 роки; в сирих, особливо сирих, пожежонебезпечних, вибухонебезпечних приміщеннях і в приміщеннях з хімічно активним середовищем – один раз в рік. Огляд проводки, вимикачів, арматури світильників в залежності від виду приміщення проводять один раз в 6 чи в 3 місяці. Ізоляція проводки освітлювальної мережі напругою до 1000 В досліджується мегомметром один раз на рік; опір її повинен становити не нижче 0, 5 МОм. Якщо опір ізоляції нижче норми, її досліджують мегомметром напругою 1000 В протягом 1 хв. Якщо при дослідженні ізоляція не пробивається, ділянку проводки можна залишити в роботі до планової заміни. Ізоляція переносного електроінструмента і понижуючих трансформаторів досліджується один раз в 6 місяців мегомметром 500 В; її опір повинен становити не нижче 1 МОм, подвійної ізоляції – не нижче 2 МОм. У електродвигуна опір ізоляції обмоток статора повинен становити не нижче 0, 5 МОм при робочій температурі 50-70 º С і 1 МОм – при температурі 10-30 º С.

Захисне занулення – це навмисне з’єднання металевих частин електроустановок, які можуть опинитися під напругою, з нульовим захисним провідником. Призначення занулення таке ж, як і заземлення: усунути небезпеку ураження людей струмом при пробиванні фази на корпус. Це досягається автоматичним вимкненням пошкодженої установки від електричної мережі. При пробиванні фази на корпус струм йде через трансформатор, фазовий провід, запобіжник; корпус електроустановки, нульовий провід. З огляду на те, що опір при короткому замиканні малий, струм досягає значних величин. Виникає коротке замикання між фазовим і нульовим проводом. При цьому захисний пристрій спрацьовує (перегорає запобіжник або спрацьовує автоматичний вимикач і пошкоджена ділянка відмикається).

Рис. 12.1 Принципова схема захисного занулення:

1 – корпус електроустановки; 2 – запобіжники;

R_о, R_п – опір заземлення відповідно нейтралі і повторного заземлення нейтралі;

І_к – струм короткого замикання;

І_з, І_н – частина струму короткого замикання, що протікає відповідно через землю і нульовий захисний провідник.

Система захисного занулення потребує багатократного заземлення нульового проводу для зменшення небезпеки при його обриві, інакше корпус захищу вального обладнання потрапить під повну фазову напругу.

Для занулення корпусів переносних однофазових електроспоживачів не можна використовувати один і той же провід в якості защемлюваного і робочого нульового провідника. Це небезпечно у зв’язку з тим, що при випадковому обриві робочого нульового провідника на корпус електроспоживача попадає фазова напруга навіть при справній ізоляції всередині корпусу. Тому занулення корпусів необхідно виконувати за допомогою окремого провідника, який повинен з’єднувати корпус електроспоживача з нульовим захисним проводом (рис. 12.2.). А нульовий захисний провід повинен бути заземлений.

Рис. 12.2. Занулення однофазового електроспоживача, який ввімкнений між фазовим і нульовим робочим провідниками:

а – правильно; б – неправильно;

Рис. 12.3 Принципова схема одночасного занулення і заземлення електроустановки:

R₃ – заземлювач;

Примітка: позначки ті ж самі, що і на рис. 12.1

Для підвищення безпеки занулені електроустановки іноді додатково заземлюють. Для цього корпус електроустановки (рис.12.3.) з’єднують металевим заземлювальним провідником із заземлювачем. Це забезпечує додаткове заземлення нульового провідника.

Не дозволяється в одній і тій же електромережі застосовувати занулення для одного електрообладнання і заземлення – для іншого.

Відповідно до Правил Улаштування електроустановок захисному зануленню підлягають всі електроустановки при напрузі 380 В і понад змінного струму і 440 В і понад постійного струму, які працюють в любих умовах. Обов’язковому зануленню підлягають також зовнішні електроустановки і електроустановки напругою від 36 В і понад змінного струму і напругою від 110 В і понад постійного струму, які працюють в умовах з підвищеною небезпекою, в особливо небезпечних умовах.

Для оцінки технічного стану занулення один раз в 6 місяців, а в сирих приміщеннях один раз в 3 місяці проводять зовнішній огляд нульових захисних провідників і місць їх приєднання до магістралі і електрообладнання. Крім того, при капітальних і поточних ремонтах обладнання, але не рідше 1 раз в рік, за допомогою омметрів М-372, М-416 вимірюють опір занулених провідників.

Прилади та обладнання, що використовуються в роботі

В даній роботі використовуються мегомметр типу М-1101 М, прилад-вимірювач М-417 із з’єднувальними проводами, контур заземлення.