Описание лабораторного стенда

Стенд представляет собой настольную конструкцию с вертикальной передней панелью. На лицевой панели стенда (см. рис. 5.6) изображена мнемосхема системы «электрическая сеть – потребители», которая содержит изображение источника питания (трехфазная сеть), фазных и защитных проводников, электропотребителей: полуактивного (корпус 1), активного (корпус 2) и пассивного (корпус 3), соответствующего классу защиты I от поражения электрическим током (ГОСТ Р МЭК 61140-2000).

Индикация наличия фазных напряжений осуществляется тремя светодиодными индикаторами – желтым (фаза А), зеленым (фаза В) и красным (фаза С).

Стенд позволяет моделировать два, способа защиты - защитное заземление и защитное зануление. Подключение корпусов 1 и 2 к РЕ -проводнику (зануление) или к заземляющим устройствам осуществляется путем соединения гибким проводом со штекерами клемм «X₁» или «Х₂» с одной из соответствующих клемм «X_PE1», «X_PE2» или «Х_ЗМ1», «Х_ЗМ2». Реально существующие распределенные сопротивления изоляции проводов (фазных и нулевого) относительно земли изображены на мнемосхеме в виде сосредоточенных элементов – резисторов, расположенных справа («R_AE», «R_BE», «R_CE», «R_NE»).

Рис 3.1.

Рис. 5.6. Лицевая панель лабораторного стенда

На поле мнемосхемы рядом с изображениями элементов моделируемой сети размещены коммутационные элементы и регуляторы с соответствующими буквенно-цифровыми обозначениями, выполняющими следующие функции:

- изменение значений фазных напряжений «U_ф» в диапазоне 220В±10% (не является необходимым средством для проведения лабораторных работ; может применяться для исключения получения одинаковых результатов разными группами студентов);

- изменение значений сопротивления изоляции проводов «R_AE», «R_BE», «R_CE», «R_NE»: 1; 5; 10; 20 кОм;

- имитацию подключения автоматическими выключателями активного
(корпус 2) и полуактивного (корпус 1) потребителей кнопками без фиксации с индикацией, соответственно S₂ и S₁. При нажатии на эти кнопки потребитель считается включенным, о чем свидетельствует загорание соответствующего светодиода внутри кнопки; при отжатии, либо при срабатывании защиты корпуса, либо по нажатию кнопки «СБРОС» потребитель отключается от сети, и соответствующий светодиод гаснет. Корпус 3 является пассивным и изображен как однофазный потребитель;

- имитацию замыкания корпусов 1 и 2 на фазы соответственно «А» и «В» нажатием кнопок с фиксацией и индикацией «S_КЗ1» и «S_КЗ2». О замыкании корпуса при нажатии кнопки свидетельствует загорание соответствующего светодиода, при отжатии кнопки происходит размыкание корпуса от фазы, и светодиод внутри кнопки гаснет;

- изменение значений сопротивлений РЕ -проводника «R_PE»: 0, 1, 0, 2 и 0, 5 Ом (сопротивления участков «нейтраль – корпус 1» и «корпус 1 – корпус 2» условно считаются равными);

- изменение значений переходного сопротивления между корпусом 2 и зануляющим проводником «R_ПЕР»: 0; 0, 1 и 0, 5 Ом;

- изменение значений сопротивления заземления корпуса 2 «R_ЗМ2»: 4; 10; 100 Ом;

- изменение значений сопротивления повторного заземления «R_ПОВ»: 4; 10; 100 Ом; значение R_ПОВ = ∞ означает отсутствие повторного заземления;

- имитацию обрыва РЕ -проводника тумблером «S_ОБР» при переводе его в нижнее положение;

- переключение режима нейтрали «глухозаземленная (переключатель «S_N» в верхнем положении) – изолированная» (переключатель «S_N» в нижнем положении) с одновременным подключением (отключением) РЕ - и N -проводников («S_N»).

Сопротивления заземления нейтрали «R₀» и заземления корпуса 1 «R_ЗМ1» установлены постоянными и равными 4 Ом.

Сопротивления фазных проводов «R_A, R_B, R_C» установлены постоянными и равными 0, 1 Ом по каждой фазе, распределены равномерно на двух участках проводника – от нейтральной точки до корпуса 2 и после корпуса 2; на мнемосхеме изображены пунктиром.

Реальные уровни напряжений на доступных прикосновению частях стенда составляют не более 3 В и не представляют опасности поражения электрическим током.

Индикация токов (Амперметр) и напряжений (Вольтметр) в моделируемой трехфазной сети, а также времени срабатывания автоматического выключателя корпуса 2 (Секундомер) осуществляется цифровыми индикаторами в нижней части стенда. Индицируемые параметры зависят от положения переключателей «А₁ – А₂» (ток короткого замыкания и ток, стекающий с заземлителя «А₁» и ток замыкания на землю через повторное заземление РЕ-проводника «А₂») и «U_A – U_B – U_C – U₀ – U₁ – U₂ – U₃ – U_ф» (напряжения фазных проводов, нейтральной точки, а также корпусов 1, 2, 3 относительно земли) и фазных напряжений U_ф (между нулевой точкой и другими концами обмоток, цепь симметричная).

Срабатывание автоматического выключателя корпуса 2 и соответ­ствующая индикация времени срабатывания происходят при токах свыше 200 А.

По принципу работы стенд является цифровым микропроцессорным устройством, вычисляющим по соответствующим формулам параметры сети в зависимости от комбинаций коммутационных элементов на передней панели стенда. Результаты вычислений выводятся на цифровые индикаторы. Индикаторы отображают «измеренные» (вычисленные) значения параметров по нажатию кнопки «ИЗМЕРЕНИЕ», расположенной справа в нижней части передней панели; показания сбрасываются нажатием кнопки «СБРОС», расположенной там же. Стенд устроен таким образом, что позволяет длительно сохранять режим замыкания фазных проводов на корпуса электропотребителей 1 и 2 и полученные при этом результаты измерений исследуемых параметров.

Т.к. только корпус 2 является активным, т.е. работающим при всех экспериментах, работа стенда осуществляется только при условии включения корпуса 2 и замыкания на землю фазы «В» (кнопка с фиксацией и индикацией «S_КЗ2»). Если будет попытка произвести измерение при несоблюдении этого условия, на цифровых индикаторах высветится цифра «2», (напоминание о необходимости подключить и «закоротить» корпус 2).

В памяти стенда «зашиты» в основном комбинации, относящиеся к лабораторным работам в соответствии с данными «Методическими указаниями». В случае набора некоторых не предусмотренных комбинаций на цифровые индикаторы выводится символ «----».

Включение-выключение стенда производится тумблером «ВКЛ-ВЫКЛ», расположенным слева в нижней части передней панели стенда. При включении стенда загораются светодиодные индикаторы наличия фазных напряжений на мнемосхеме передней панели.