Измерение основных электрических величин: напряжения, тока, мощности, энергии
Контрольная работа - Физика
Другие контрольные работы по предмету Физика
е 1000 В при любом режиме нейтрали и в установках до 1000 В с изолированной нейтралью, а зануление - в установках до 1000 В с заземленной нейтралью.
Защитное заземление состоит в том, что заземляемые металлические части гальванически соединяют с заземлителем, то есть с металлическим предметом, находящимся в непосредственном соприкосновении с землей или с группой таких предметов. Чаще всего - это стержни из угловой стали, забитые в землю вертикально и соединенные между собой под землей приваренной к ним стальной полосой. Благодаря защитному заземлению напряжение, под которое может попасть человек, прикоснувшийся к заземленной части, значительно снижается. Однако неверно распространенное мнение, что это напряжение равно нулю, так как, мол, все, что электрически связано с землей, должно иметь потенциал земли, то есть нуль. Дело в том, что землю можно рассматривать как электрический проводник с некоторым сопротивлением электрическому току, с падением напряжения вдоль пути тока, то есть с различным потенциалом точек земли около заземлителя и на большом расстоянии от него, где потенциал действительно можно принять равным нулю.
Если представить себе заземлитель в виде полусферы (рис. 3), то ток в земле растекается, можно считать, во все стороны от этого заземлителя в радиальных направлениях. Площадь поперечного сечения земляного проводника определяется поверхностью полусфер того или иного радиуса и по мере увеличения радиуса возрастает. Соответственно уменьшается сопротивление грунта растеканию тока. Кривая изменения направления на поверхности земли носит гиперболический характер.
На расстоянии более 20 м от одиночного сосредоточенного заземлителя падение напряжения в слоях земли от тока, растекающегося с заземлителя, уже практически не обнаруживается, то есть потенциал может условно считаться равным нулю. Пространство вокруг заземлителя, где обнаруживается заметный электрический потенциал от тока, стекающего с заземлителя, называется зоной растекания. В сущности, сопротивление растеканию тока от заземлителя - это сопротивление полусферы грунта с радиусом, равным радиусу зоны растекания. Сопротивление заземлителя относительно земли (то есть относительно точек грунта с нулевым потенциалом, находящихся вне зоны растекания тока) включает в себя, кроме сопротивления растеканию тока в земле, также сопротивление току при прохождении его по самим заземлителям и переходное сопротивление в электрическом контакте между металлическим заземлителем и ближайшими к нему слоями грунта. Последние две составляющие очень малы по сравнению с первой, даже если заземлители стальные и покрыты слоем ржавчины (но не краски!). Поэтому под сопротивлением заземлителя часто понимают его сопротивление растеканию, но точнее - эго отношение напряжения на нем (его потенциала) к току, который через него стекает в землю: R3 = U3/I3.
Сопротивлением заземляющего устройства называется сопротивление заземлителя плюс сопротивление заземляющих проводников, соединяющих заземлитель с заземляемыми частями электроустановки. Напряжение на заземленном корпусе электрооборудования UK отличается от напряжения заземлителя UЗ на значение падения напряжения в заземляющих проводниках, соединяющих корпус с заземлителем. Но можно считать UK U3.
Хотя за пределами зоны растекания ток в земле практически не обнаруживается, не следует считать, что в этом месте его нет. В сети с незаземленной нейтралью ток с провода, где повреждена изоляция, протекает через заземлитель и землю на провода других фаз, через активное сопротивление из изоляции и через емкостные сопротивления этих проводов относительно земли. В сети с заземленной нейтралью ток от места замыкания течет главным образом к нейтрали по пути с наименьшим индуктивным сопротивлением (под проводами линии).
Если нейтраль не заземлена, то этот ток зависит почти исключительно от емкости сети относительно земли (то есть от длины всех линий с ответвлениями) и от номинального напряжения сети.
На рисунке 5 показана сеть без заземленной точки с сопротивлением изоляции проводов относительно земли r1 и r2. После пробоя изоляции одного из проводов на металлический корпус, который связан с защитным заземлением, обладающим сопротивлением растеканию тока в земле r3, этот корпус будет иметь относительно участков земли с нулевым потенциалом напряжение, равное падению напряжения на r, от тока через него: Uк = r3I3 = r3U/(r3 + r2).
Так как r2>>r3 ток I3 от значения r3 практически не зависит, а Uк прямо пропорционально r3. Поэтому с уменьшением r, снижается и напряжение, которое может иметь заземленный предмет. Уменьшается и опасность от прикосновения к нему. Однако такое же напряжение появится на корпусах и неповрежденного оборудования, присоединенных к тому же защитному заземлению. Это один из недостатков заземления как защитного мероприятия.
Аналогично действует защитное заземление и в трехфазных установках с изолированной нейтралью, например в установках с номинальным напряжением 6... 35 кВ. Напряжение относительно земли, под которым может оказаться корпус оборудования а, б или в с пробитой изоляцией при отсутствии защитного заземления на а, зависит от изоляции фаз относительно земли и теоретически может лежать в пределах от 0 (при rа = 0) до линейного UЛ, (при rб = 0 или rв = 0, но rа ? 0). В таких сетях возможно проявление следующего недостатка защитного заземления. Если изо