Описание стенда для исследования защитного зануления

Вертикальная панель стенда (рис. 6.4) позволяет исследовать влияние сопротивления петли фаза – ноль Z п и сопротивления повторного заземления нулевого провода rп на опасность поражения током при нарушении изоляции и прикосновении человека к корпусу электродвигателя.

На вертикальной панели смонтирована трехфазная сеть напряжением 380В с глухозаземленной нейтралью. К этой сети подключены электродвигатели 6 и 11. Корпус электродвигателя 6 заземлен, а корпус электродвигателя

11 занулен.

В цепи питания электродвигателя 11 установлен автоматический выключатель 12. Ток срабатывания выключателя 12 выбран равным трем номинальным токам плавкой вставки предохранителя электродвигателя 11:

(Р = 2,5; U = 380; cosφ = 0,95), (Р = 2,5; U = 380/220 В; cosφ = 0,95).

В петле фаза – ноль установлены тумблер 14, переключатель 15 и амперметр 16. Переключатель 15 позволяет изменять сопротивление петли фаза – ноль в пределах 3; 12 Ом. Тумблером 14 осуществляется обрыв нулевого провода, а амперметром 16 измеряется ток короткого замыкания в цепи фаза – ноль.

При нарушении изоляции электродвигателя 11 и возникновении однофазного короткого замыкания автоматический выключатель 12 отключает электродвигатель 11 от сети только при Z п < 3 Ом. При Z п > 3 Ом автомат не сработает и поэтому корпус электродвигателя 11 при пробое изоляции будет находиться под напряжением.

Нулевой провод имеет повторное заземление r п. Величину сопротивления r п с помощью переключателя 17 можно регулировать в пределах 4;10 и ¥ Ом.

Пробой изоляции и переход напряжения на корпус электродвигателя 6 и 11 производится тумблерами 7 и 13. Прикосновение человека к корпусу электродвигателя 11 осуществляется тумблером 10. Напряжение прикосновения измеряется вольтметром 9. Вольтметр 8 контролирует напряжение сети.

Сеть питания заземленного электродвигателя 6 выполнена пунктиром с цель подчеркнуть недопустимость устройства защитного заземления в сети с глухозаземленной нейтралью. При таком грубом нарушении Правил устройств электроустановок пробой изоляции на заземленный электродвигатель обусловит протекание тока I з:

Iз = U/ rо + rз,

Iз = Uп/ rо + rп = U* rн/ (rо + rп) (rн + rф).

На корпусах зануленного оборудования при этом появится напряжение

Uо = Iз * rо = U * rо/ rо + rз.

При rо = rз = 4 Ом и фазном напряжении U = 220 В напряжение на корпусах зануленного оборудования будет равно:

Uо = U/2 = 220/ 2 = 110 В,

а при rо > rз напряжение на корпусах может достигнуть величины фазного U о ≈ U = 220 В.

Прикосновение к корпусам зануленного оборудования в этом аварийном режиме опасно.

Наличие на панели стенда заземленного электродвигателя 6 позволяет наглядно показать студентам опасность прикосновения к корпусу зануленного электродвигателя 11 при нарушении изоляции только у заземленного электродвигателя 6. Для этой цели достаточно тумблером 7 произвести замыкание на корпус электродвигателя 6, тумблером 10 осуществить прикосновение к корпусу электродвигателя 11 и вольтметром 9 намерить напряжение прикосновения.