Трансформаторы. Ответы

УЗО давольно сложнный механизм, особенно для человека далекого от законов электротехники. Вас не должно это настораживать - УЗО крайне простой в управлении механизм. На передней панели устройства находится рычажок включения-отключения питания сети и кнопка "ТЕСТ", нажимая на которую, можно убедиться, что 
УЗО исправно: при нажатии на кнопку УЗО должно отключиться.  
Для чего предназначено УЗО?

УЗО - с номинальным  отключающим дифференциальным током 10мА, 30 мА предназначены для защиты человека от поражения электрическим  током, защищают электроприборы и электропроводку  от возгораний.

Существуют УЗО 100мА, 300мА, их ещё называют блок утечек, их как правило устанавливают в помещениях где возможно повреждения изоляции проводников, и служат защитой от возникновения пожаров из за токов утечки.

Б. 7 В. 1 КЛАССИФИКАЦИЯ ПОМЕЩЕНИЙ ПО СТЕПЕНИ ОПАСНОСТИ ПОРАЖЕНИЯ ЛЮДЕЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ТОКОМ

ПУЭ (6-е изд.) в разд. 1.1.13 определяют в отношении  опасности поражения людей электрическим  током следующие классы помещений:

1. Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.
2. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:
1. сырости (влажность более 75 %) или токопроводящей пыли;
2. токопроводящих полов (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.);
3. высокой температуры (выше 35 °С);
4. возможности одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.
3. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:
1. особой сырости;
2. химически активной или органической среды;
3. одновременно двух или более условий повышенной опасности.
4. Территории размещения наружных электроустановок. В отношении опасности поражения людей электрическим током эти территории приравниваются к особо опасным помещениям.

Б.7 В.2 Пороговый ощутимый ток, имеющий малые значения (от 0,6 до 1,5 мА), вызывает первые ощутимые воздействия, но не травмирует. Пороговым неотпускающим считается ток величиной 10-15 мА. Под его воздействием практически исключается возможность самостоятельного отрыва человека от токоведущих установок.

Смертельно опасным  считается ток более 100 мА, который  вызывает паралич органов дыхания  и фибрилляцию сердца и называется пороговым фибрилляционным.

Б.8 В.1 Первый закон (ЗТК, Закон токов Кирхгофа) гласит, что алгебраическая сумма токов в любом узле любой цепи равна нулю (значения вытекающих токов берутся с обратным знаком):

.

Иными словами, сколько тока втекает в узел, столько  из него и вытекает. Данный закон  следует из закона сохранения заряда. Если цепь содержит p узлов, то она описывается p − 1 уравнениями токов. Этот закон может применяться и для других физических явлений (к примеру, водяные трубы), где есть закон сохранения величины и поток этой величины.

     Б.8 В.2 Заземление электрооборудования

     По  своему функциональному назначению заземление делится на три вида —  рабочее, защитное, заземление молниезащиты.

     К рабочему заземлению относится заземление нейтралей силовых трансформаторов и генераторов, глухое или через дугогасящий реактор.

     Защитное  заземление выполняется для обеспечения  безопасности, в первую очередь, людей.

     Заземление  молниезащиты служит для отвода тока молнии в землю от защитных разрядников и молниеотводов (стержневых или тросовых).

     Защитное  заземление должны выполнять свое назначение в течение всего года, тогда  как заземление, молниезащиты — лишь в грозовой период.

     Назначение  защитного заземления.

     Защитное  заземление предназначено для устранения опасности поражения электрическим  током людей при соприкосновении  с металлическими частями электрооборудования, оказавшимся под напряжением. Принцип  действия защитного заземления состоит  в снижении до безопасного уровня напряжений прикосновения и шага, вызванных замыканием на корпус электрооборудования. Достигается это уменьшением  потенциала заземленного оборудования за счет малого сопротивления заземлителя, а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором находится человек и заземленного оборудования за счет подъема потенциала основания до уровня потенциала заземленного оборудования.

     Защитное  заземление – это параллельное включение  в электрическую цепь заземлителя со значительно меньшим сопротивлением R_з<<R_r (рис. 3.3.4.6)

     В сетях с напряжением до 1000В  сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 4 Ом, при напряжении выше 1000В — не более-0.5 Ом.

     При таком включение в электрическую  цепь ток, проходящий через человека, будет равен:

      (3.4.21)

     где, R_r – сопротивление тела человека, Ом

     I_общ - общий проходящий ток через два заземлителя (тело человека и заземлитель), Ом;

     R_общ – общее сопротивление заземлителей, Ом.

       

     Рис 3.4.6 Защитное заземленне: а – схема заземления корпуса электрооборудования; б-эквивалентная электрическая схема

      (3.4.22)

      (3.4.23)

     После подстановки значений R_общ и I_общ в формулу / 3.4.21/ получим

      (3.4.24)

     Пример.

     Определить  величину поражающего тока при однофазном включении человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью.

     Допустим, что сопротивление пола и обуви: R_п = R_об = 0 R_u = 3000 Ом

     При отсутствии заземления ток поражения:

      А

     При наличии защитного заземления:

      А

     Как видим, ток поражения при наличии  заземляющего устройства значительно  меньше удерживающего.

     Защитное  заземление применяется в электроустановках  напряжением до 1000В переменного  тока с изолированной нейтралью или с изолированным выводом источника однофазного тока, а также электроустановках в напряжением до 1000В в сетях постоянного тока с изолированной средней точкой.

     Заземление  установок заключается в соединении с землей их металлических частей (нормально не находящихся под  напряжением) с заземлителем, имеющим малое сопротивление растеканию тока.

     Заземляющее устройство состоит из заземлителей, заземляющих шин и проводов, соединяющих корпуса электроустановок с заземлителями.

     В зависимости от расположения заземлителей относительно заземленного оборудования, заземляющие устройства подразделяют на выносные и контурные (рис 3.4.7). Заземлители выносного заземляющего устройства выносятся на некоторое удаление от заземляемого оборудования. Контурное заземляющее устройство обеспечивает более высокую степень защиты, так как заземлители располагаются по контуру всего заземляемого оборудования.

     

     Рис 3.4.7 Выносное (а) и контурное (б) заземления:

     1-электроды  (заземлители); 2-токовды (шины); 3-электроустановки

     На  практике заземление осуществляется в  следующем порядке:

     - выбирается заземляющее устройство (искусственное или естественное);

     - рассчитывается заземляющее устройство;

     -отдельные  электроды (заземлители) объединяются в одно общее заземляющее устройство;

     - корпуса электроустановок соединяются  с заземляющим устройством;

     -составляется  документация для приемки заземляющего  устройства в эксплуатацию.

     При выборе заземляющего устройства часто  используют, естественные заземлители, которыми служат трубопроводы, проложенные в земле и имеющие хороший контакт с грунтом, стальные трубы электропроводов. При строительстве промышленных зданий в качестве естественных заземлителей могут быть использованы металлические каркасы зданий.

     Трубопроводы  для горючих жидкостей и взрывоопасных  газов использовать в качестве заземлителей запрещается. Металлические и железобетонные конструкции при использовании их в качестве заземляющих устройств должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу (в железобетонных конструкциях должны предусматриваться закладные детали для присоединения электрического и технологического оборудования).

     При использовании железобетонных фундаментов  в качестве заземлителей сопротивление растеканию тока заземляющего устройства определяется по формуле

      (3.4.25.)

     где Qэ - удельное эквивалентное электрическое сопротивление земли, Ом • м;

     s — площадь, ограниченная периметром здания, м².

Удельное  эквивалентное электрическое  сопротивление

      , (3.4.26.)

     где Q1; Q2—удельное электрическое сопротивление соответственно верхнего и нижнего слоя земли, Ом-м; h1—толщина верхнего слоя земли, м; a, b—безразмерные коэффициенты, зависящие от соотношения удельных электрических сопротивлений слоев земли. Если Qi>Q2, то a=3,6, b=0,1; если Q1<Q2, то a=1,1 ×10², b=0,3×10^-2.

     Под верхним слоем следует понимать слой земли, удельное сопротивление  которого Q1 более, чем в два раза, отличается от удельного электрического сопротивления нижнего слоя Q2. Расчет заземляющего устройства начинается с определения сопротивления грунта (сопротивление 1 см ³ грунта). Значения удельных сопротивлений различных грунтов могут быть названы лишь приблизительно, так как зависят не только от вида грунта, но и от его влажности и атмосферных условий.

Однофазные выпрямители   

На рисунке  показано 8 разных схем. Все они нагружены  на нагрузку, через которую течёт  ток 1А независимо от выходного напряжения. Считаю, что такой способ корректный при проведении анализа выпрямителей, напряжение на выходе которых несколько  отличается друг от друга. При анализе  использовал данные самого мощного  унифицированного трансформатора ТА288 (510W), который имеет по две вторичные  обмотки на 200V и 355V, рассчитанные на максимальный ток 0,45А. Хотя трансформатор несколько перегружен, но это распространенный случай для любительских передатчиков и такой трансформатор при таком токе и непостоянной нагрузке может нормально работать. Соединив последовательно 200V и 355V обмотки, получаем две обмотки на напряжение 555V, амплитудное значение около 800V. Измеренное сопротивление так соединённых вторичных обмоток около 30W, первичной обмотки трансформатора около 1W. Для упрощения будем считать, что реактивные сопротивления обмоток и активное сопротивление первичной обмотки равны нулю, что на сравнения схем выпрямителей мало влияет. Для удобства сравнения напряжение источников переменного тока выбрано таким, чтоб такое напряжение (800V) и отдавали без нагрузки показанные однофазные выпрямители, если не указанно иначе. Вместо обмотки трансформатора использовал источники напряжения, которые программируются на амплитудное значение. Последовательно им включил резистор, имитирующий сопротивление вторичной обмотки трансформатора. Во всех схемах общая ёмкость конденсатора фильтра 100µF. На выходе каждой схемы включён вольтметр (DC AVG). Падение напряжения можно оценить, от 800V отняв его показания. Цветные квадратики с буквой около вольтметра по цвету показывает конкретную осциллограмму выходного напряжения, я этими буквами также буду называть конкретную схему. В осциллограммах можно посмотреть форму напряжения на выходах схем.