Bel-cable.ru

Блог инженера Электрика
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Измерение полного сопротивления цепи; фаза-нуль; и тока короткого замыкания

Измерение полного сопротивления цепи «фаза-нуль» и тока короткого замыкания

Данная методика предназначена для производства измерений полного сопротивления цепи фаза-нуль и измерению тока короткого замыкания при испытаниях электроустановок зданий и сооружений с целью оценки срабатывания автоматического отключения питания при повреждении изоляции для предотвращения появления напряжения прикосновения в соответствии с нормами сотрудниками электролаборатории.
Защитное устройство, предназначенное для автоматического отключения питания цепи или электрооборудования, должно обеспечивать защиту от косвенного прикосновения при замыкании токоведущей части на открытую проводящую часть или защитный проводник цепи или электрооборудования таким образом, что время отключения питания должно обеспечивать электробезопасность человека при одновременном прикосновении к проводящим частям, также в случае возможного повышения значений напряжения прикосновения 50 В переменного тока (действующее значение) и 120 В выпрямленного тока.
Время отключения, независимо от значения напряжения прикосновения, для распределительных цепей не должно превышать 5 секунд. Наибольшее время отключения для системы TN с номинальным напряжением 220 В не должно превышать 0,4 секунд. Полное сопротивление цепи фаза-нуль должно удовлетворять условию:

где, Zs — полное сопротивление цепи фаза-нуль;
Uн — номинальное напряжение между фазой и землей;
Iк — номинальный ток короткого замыкания, вызывающий срабатывание защитного устройства.
В полное сопротивление цепи фаза-нуль входят сопротивления: обмотки силового трансформатора, фазного провода, нулевого рабочего провода, контактов автоматов, пускателей и т.д.
По измеренному полному сопротивлению петли «фаза-нуль» определяется ток однофазного короткого замыкания. С помощью время-токовой характеристики защитного аппарата по полученной расчетом величине этого тока определяется время срабатывания защитного аппарата.
Ток должен иметь определенную кратность по отношению к номинальному току плавкой вставки предохранителя или электромагнитного расцепителя автоматического выключателя согласно п. 1.7.79. и п. 7.3.139. ПУЭ.

Нормы сопротивления изоляции кабеля связи

Электрические нормы кабелей связи определяют минимальные значения сопротивления внешней изоляции и изоляции жил, при которых кабельная продукция допускается к использованию. Величина сопротивления зависит от типа и предназначения кабеля.

Требования к значениям сопротивления изоляции вводимых в эксплуатацию кабелей приведены в ГОСТ 15125-92, ОСТ 45.01-98, ОСТ 45.83-96 и прочей нормативно-технической документации. Рассмотрим несколько примеров.

Нормы сопротивления изоляции кабелей связи, наиболее часто применяемых для строительства первичных сетей, ГТС и других линий (значения на 1 км длины кабеля, без оконечных / с оконечными устройствами):

• Кабели с трубчато-бумажной и пористо-бумажной изоляцией (ТГШп, ТБпШп, ТКпШп, ТСтШп и т. п.) — 8000/1000 МОм.
• Полиэтиленовая изоляция (марки — ТППэп, ТППэпБ, ТПВБГ, СТПАПП, СТПАППБГ и другие) — 6500/1000 МОм.
• Кордельно-бумажная изоляция (ТЗБ, ТЗБГ, ТЗКл, ТЗБн и т. п.) — 10000/3000 МОм.

Нормы сопротивления изоляции для различных кабелей.

Для определения норма сопротивления изоляции кабелей, нужно провести их классификацию. Кабели по функциональному назначению разделяются на:

  • выше 1000 (В) — высоковольтные силовые
  • ниже 1000 (В) — низковольтные силовые
  • контрольные кабели — (цепи защиты и автоматики, вторичные цепи РУ, цепи управления, цепи питания электроприводов выключателей, отделителей, короткозамыкателей и т.п.)
Читайте так же:
Акустический выключатель для освещения

Измерение сопротивления изоляции, как для высоковольтных кабелей, так и для низковольтных кабелей осуществляется мегаомметром на напряжение 2500 (В). А контрольные кабели измеряются при напряжении 500-2500 (В).

Каждый кабель имеет свои нормы сопротивления изоляции. Согласно ПТЭЭП и ПУЭ.

Высоковольтные силовые кабели выше 1000 (В) — сопротивление изоляции должно достигать показателя не ниже 10 (МОм)

Низковольтные силовые кабели ниже 1000 (В) — сопротивление изоляции не должно достигать отметки ниже 0,5 (МОм)

Контрольные кабели — сопротивление изоляции не должно опускаться ниже 1 (МОм)

Какие приборы используют?

Для измерения параметров фазы используют специальные поверенные устройства. Аппараты отличаются методиками замеров, а также конструктивными особенностями. Наибольшей популярностью среди электриков пользуются следующие измерительные приборы:

Что такое петля фаза-ноль простым языком - методика проведения измерения

  • М-417. Проверенное опытом и временем устройство, предназначенное для измерения сопротивления без отключения источника питания. Из особенностей выделяют простоту использования, габариты и цифровую индикацию. Прибор применяют в любых сетях переменного тока напряжением 380В и допустимыми отклонениями 10%. М-417 автоматически размыкает цепь на интервал до 0,3 секунды для проведения замеров.
  • MZC-300. Современное оборудование для проверки состояния коммутационных элементов. Методика измерений описаны в ГОСТе 50571.16-99 и заключается в имитации короткого замыкания. Устройство работает в сетях с напряжением 180-250В и фиксирует результат за 0,3 секунды. Для большей надежности работы предусмотрены индикаторы низкого или высокого напряжения, а также защита от перегрева.
  • ИФН-200. Устройство с микропроцессорным управлением для измерения сопротивления петли фаза-ноль без отключения питания. Надежный прибор гарантирует точность результата с погрешностью до 3%. Его используют в сетях с напряжением от 30В до 280В. Из дополнительных преимуществ следует выделить измерение тока КЗ, напряжения и угла сдвига фаз. Также прибор ИНФ-200 запоминает результаты 35 последних замеров.

Что такое петля фаза-ноль простым языком - методика проведения измерения

Важно! Точность результатов измерения зависит не только от качества прибора, но и от соблюдения правил выполнения выбранной методики.

Активное сопротивление проводов и кабелей

Из электротехники известно, что полное сопротивление при равных условиях переменному и постоянному току будут отличаться. Касается это также проводов и кабелей. Это вызвано тем, что переменный ток распределяется по сечению неравномерно (поверхностный эффект). Однако для проводов из цветных металлов и с частотой переменного напряжения 50 Гц этот эффект не оказывает слишком большого влияния и им можно пренебречь. Таким образом, при расчете проводников из цветных металлов, их сопротивления переменному и постоянному току принимаются равными.

Читайте так же:
Выключатель света карболитовый ссср

На практике активное сопротивление медных и алюминиевых проводников рассчитывают по формуле:

aktivnoe-soprotivlenie-provodov-i-kabelej

Где: l – длина в км, γ – удельная проводимость материала провода м/ом∙мм 2 , r – активное сопротивление 1 км провода на фазу Ом/км, s – площадь поперечного сечения, мм 2 .

Величина r, как правило, берется из таблиц справочников.

На активное сопротивление провода влияет и температура окружающей среды. Величину r при температуре Θ можно определить по формуле:

aktivnoe-soprotivlenie-provodov-i-kabelej-pri-razlichnyx-znacheniyax-okruzhayushhej-sredy

Где: α – температурный коэффициент сопротивления; r20 – активное сопротивление при температуре 20 0 С, γ20 – удельная проводимость при температуре в 20 0 С.

Стальные провода обладают значительно большими активными сопротивлениями, чем аналогичные провода из цветных металлов. Его увеличение обусловлено значительно меньшей величиной удельной проводимости и поверхностным эффектом, который у стальных проводов выражен гораздо более ярко, чем у алюминиевых или медных. Более того, в стальных проводах присутствуют потери активной энергии на вихревые токи и перемагничивание, что в схемах замещения линий учитывают дополнительной составляющей активного сопротивления.

Активное сопротивление стальных проводов (в отличии от проводов из цветных металлов) сильно зависит от величины протекаемого тока, поэтому использовать постоянное значение удельной проводимости при расчетах нельзя.

Активное сопротивление стальных проводов в зависимости от протекающего тока аналитически выразить весьма трудно, поэтому для его определения используют специальные таблицы.

Измерения переменным током кабелей связи

Основные определения, термины
и понятия по военно-технической подготовке

  • Военно-техническая подготовка
  • Тактитка зенитных ракетных войск
  • Боевое применение зенитного ракетного комплекса

1.3. Переменный ток

1.3.1. Параметры сигналов переменного тока.

Величина переменного тока, как и напряжения, постоянно меняется во времени. Количественными показателями для измерений и расчётов применяются их следующие параметры:

http://tel-spb.ru/fac/1svg.png

Период T — время, в течении которого происходит один полный цикл изменения тока в оба направления относительно нуля или среднего значения.

Частота f — величина, обратная периоду, равная количеству периодов за одну секунду.

Один период в секунду это один герц (1 Hz)

,

Циклическая частота ω — угловая частота, равная количеству периодов за секунд.

http://tel-spb.ru/fac/ph.png

,

Обычно используется при расчётах тока и напряжения синусоидальной формы. Тогда в пределах периода можно не рассматривать частоту и время, а исчисления производить в радианах или градусах. T = 2π = 360°

Начальная фаза ψ — величина угла от нуля ( ωt = 0) до начала периода. Измеряется в радианах или градусах. Показана на рисунке для синего графика синусоидального тока.

Начальная фаза может быть положительной или отрицательной величиной, соответственно справа или слева от нуля на графике.

Мгновенное значение — величина напряжения или тока измеренная относительно нуля в любой выбранный момент времени t .

,

Последовательность всех мгновенных значений в любом интервале времени можно рассмотреть как функцию изменения тока или напряжения во времени.

Читайте так же:
40 mt31bp maa2lg уменьшить ток подсветки

Например, синусоидальный ток или напряжение можно выразить функцией:

,

С учётом начальной фазы:

,

Здесь I amp и U amp — амплитудные значения тока и напряжения.

Амплитудное значение — максимальное по модулю мгновенное значение за период.

,

Может быть положительным и отрицательным в зависимости от положения относительно нуля.

Часто вместо амплитудного значения применяется термин амплитуда тока (напряжения) — максимальное отклонение от нулевого значения.

Среднее значение (avg) — определяется как среднеарифметическое всех мгновенных значений за период T .

http://tel-spb.ru/fac/u_avg.png

,

Среднее значение является постоянной составляющей DC напряжения и тока.

Для синусоидального тока (напряжения) среднее значение равно нулю.

Средневыпрямленное значение — среднеарифметическое модулей всех мгновенных значений за период.

http://tel-spb.ru/fac/avg_1.png

,

Для синусоидального тока или напряжения средневыпрямленное значение равно среднеарифметическому за положительный полупериод.

http://tel-spb.ru/fac/avg_sin.png

,

Среднеквадратичное значение (rms) — определяется как квадратный корень из среднеарифметического квадратов всех мгновенных значений за период.

http://tel-spb.ru/fac/rms.png

,

Для синусоидального тока и напряжения амплитудой Iamp ( Uamp ) среднеквадратичное значение определится из расчёта:

http://tel-spb.ru/fac/rms_1.png

,

Среднеквадратичное — это действующее, эффективное значение, наиболее удобное для практических измерений и расчётов. Является объективным количественным показателем для любой формы тока.

В активной нагрузке переменный ток совершает такую же работу за время периода, что и равный по величине его среднеквадратичному значению постоянный ток.

http://tel-spb.ru/fac/rms_2.png.

1.3.2. Виды модуляции сигналов.

Амплитудная модуляция — вид модуляции, при которой изменяемым параметром несущего сигнала является его амплитуда.

Тогда амплитудно-модулированный сигнал Uam ( t ) может быть записан следующим образом:

(1)

Здесь m — некоторая константа, называемая коэффициентом модуляции. Формула (1) описывает несущий сигнал U c ( t ) , модулированный по амплитуде сигналом S ( t ) с коэффициентом модуляции m . Предполагается также, что выполнены условия:

|S(t)|<1,quad 0<mleqslant 1.qquadqquad(2)

,

Выполнение условий (2) необходимо для того, чтобы выражение в квадратных скобках в (1) всегда было положительным. Если оно может принимать отрицательные значения в какой-то момент времени, то происходит так называемая перемодуляция (избыточная модуляция). Простые демодуляторы (типа квадратичного детектора) демодулируют такой сигнал с сильными искажениями.

Амплитудной модуляции свойственны следующие существенные недостатки:

1) приему амплитудно-модулированных сигналов сильно мешают индустриальные и атмосферные помехи;

2) в процессе модуляции лампа используется по мощности полностью только при подаче максимального мгновенного модулирующего напряжения, а во все остальное время она недоиспользуется.

Эти недостатки в значительной степени устраняются при частотной и фазовой модуляции.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/b/b0/Amplitude_Modulated_Wave-hm-64.svg/300px-Amplitude_Modulated_Wave-hm-64.svg.png

Рис 1. Амплитудная модуляция с различным коэффициентом модуляции.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/f/fd/Am-sidebands.png/300px-Am-sidebands.png

Рис 2. Спектр АМ колебания.

Частотная модуляция — вид аналоговой модуляции, при котором информационный сигнал управляет частотой несущего колебания. По сравнению с амплитудной модуляцией здесь амплитуда остаётся постоянной.

Основными характеристиками частотной модуляции являются девиация (отклонение) и индекс модуляции .

Девиация частоты (frequency deviation) – наибольшее отклонение значения модулированного сигнала от значения его несущей частоты. Единицей девиации частоты является герц (Hz), а также кратные ему единицы.

Читайте так же:
Кабель 4х95 алюминий ток

Индекс модуляции (modulation index) отношение девиации частоты к частоте модулирующего сигнала.

Колебание называют частотно-модулированным (ЧМ), если частота его изменяется пропорционально передаваемому колебанию (например звуковому) S(t). Следовательно, угловая частота такого колебания должна равняться:

,

где ω и a — некоторые постоянные, которые выбираются так, чтобы частота ω изменялась в желаемых пределах.

Рис 3. Пример частотной модуляции по линейному закону.

https://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/d/df/Frequency-modulation.png/250px-Frequency-modulation.png

Рис 4. Пример частотной модуляции. Вверху — информационный сигнал на фоне несущего колебания. Внизу — результирующий сигнал.

Фазовая модуляция — вид модуляции, при которой фаза несущего колебания управляется информационным сигналом. Фазомодулированный сигнал s(t) имеет следующий вид:

,

где g(t) — огибающая сигнала; φ ( t ) является модулирующим сигналом; f c — частота несущего сигнала; t — время.

Фазовая модуляция, не связанная с начальной фазой несущего сигнала, называется относительной фазовой модуляцией (ОФМ).

Решающее устройство для режима QPSK демодулятора OFDMA сетей связи четвёртого поколения стандарта IEEE 802.16E мобильный WIMAX

Рис 5. Пример фазовой модуляции — двоичная фазовая модуляция BPSK.

Рис 6. AM,FM модуляции.

1.3.3. Особенности цепей переменного тока.

Переменный ток изменяется во времени по синусоидальному закону. Время, за которое совершается полный цикл изменений по величине и направлению, называется периодом. При векторном изображении синусоиды вектор периодически описывает угол а, равный 360° или в дуговом (радианном) измерении равный 2π. Следовательно, первый полупериод оканчивается при α = π, а первое максимальное значение синусоида принимает при π/2. Время, за которое вектор описывает угол 2π [рад], называется периодом и обозначается буквой Т. Число периодов в секунду называется частотой и обозначается буквой f.

[1/сек] ,

За единицу частоты принят герц (гц). Частота промышленной сети переменною тока обычно равна 50 гц.

В теории переменного тока часто приходится иметь дело с круговой частотой

[1/сек] ,

В течение периода переменный ток, изменяющийся. по синусоидальному закону, достигает максимального значения 2 раза (при π/2 и Зπ/2). Максимальное значение тока или напряжения обозначают соответственно буквами Iмакс и, Uмакс. Действующее значение переменного тока равно величине такого постоянного тока, который, проходя через сопротивление, выделяет в нем (за одинаковое время с переменным током) равное количество тепла:

Следует иметь в виду, что, например, при расчете токовой нагрузки проводов принимается во внимание действующее значение тока. Это положение во многих случаях распространяется и на напряжение. Лишь при расчете изоляции на пробой необходимо учитывать максимальное (мгновенное) значение напряжения, так как пробой может произойти во время прохождения напряжения через максимум. На шкалах измерительных приборов указываются, как правило, действующие значения тока или напряжения.

Резистор в цепи переменного тока

Здесь через IR обозначена амплитуда тока, протекающего через резистор. Связь между амплитудами тока и напряжения на резисторе выражается соотношением

Фазовый сдвиг между током и напряжением на резисторе равен нулю.

Читайте так же:
Как называется светящийся провод

Физическая величина R называется активным сопротивлением резистора .

Конденсатор в цепи переменного тока

Соотношение между амплитудами тока IC и напряжения UC :

.

Ток опережает по фазе напряжение на угол π/2.

называется емкостным сопротивлением конденсатора .

Катушка в цепи переменного тока

Соотношение между амплитудами тока IL и напряжения UL :

.

Ток отстает по фазе от напряжения на угол π/2.

Физическая величина XL = ω L называется индуктивным сопротивлением катушки .

Как контролировать величину переходного сопротивления

В графики планово — предупредительного ремонта электрического оборудования, в котором имеются контактные устройства в обязательном порядке входит проверка их переходного сопротивления. Периодичность таких работ учитывает требования ПТЭЭП («Правил технической эксплуатации электроустановок»). Однако решающее слово о назначении проверки переходного напряжения остается за эксплуатирующей электрооборудование организацией. Своевременное обнаружение неисправности контактов позволяет предотвратить выход из строя всего оборудования.

Выявить неисправность контакта поможет измерение переходного сопротивления. Существует несколько методов в определении этого параметра. Однако общим для всех способов замера служит измерение переходного сопротивления в установленных нормативно — технической документацией значений тока и напряжения.

Метод измерения с помощью простой схемы

Установленные ПУЭ значения номинального тока и напряжения для определения допустимого переходного сопротивления не позволяют напрямую применять для измерения обычные омметры или тестеры. Выйти из положения поможет простая схема с применением амперметра и милливольтметра.

схема

Увеличением/уменьшением нагрузки R подбирается рабочий ток контактной пары, а милливольтметр фиксирует при данном токе напряжение. По формуле закона Ома переходное сопротивление контакта определяется расчетным путем.

Метод измерения с помощью специальных приборов

Существуют специальные миллиомметры и микроомметры с помощью которых переходное сопротивление контакта можно определить, подключив зажимы непосредственно к его концам.

микроомметр

Эти измерительные приборы отличаются по принципу действия, весогабаритным характеристикам, метрологическими показателями. Однако требования к зажимам («крокодильчикам») у них одинаковые. Они должны плотно прилегать к подключаемым с их помощью концам входа и выхода, для чего зажимы оснащаются болтовыми соединениями, пружинами сжатия и другой подобной оснасткой.

измерение

Некоторые электрические устройства имеют конструктивные особенности, которые необходимо учитывать при измерении переходного сопротивления. Например, высоковольтные выключатели оснащены трансформаторами тока. В процессе измерения переходного сопротивления подача тока вызывает переходной процесс, возникающий в обмотках трансформатора. Измерительный прибор должен иметь в конструкции устройство обеспечивающее исключение такой погрешности.

Устранить под ноль переходное сопротивление согласно законам физики невозможно. Надо просто научиться с ним мирно сосуществовать, соблюдая все технические регламенты по профилактике контактных пар, контролю их с помощью измерительных приборов. В этом случае величина переходного сопротивления будет столь мала, что ее негативное влияние не будет ощущаться при работе электроустановок.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector