Измеритель сопротивления петли фаза нуль. Зачем производят измерение сопротивления петли фаза-ноль. Преимущества косвенного метода измерения

В электроустановках до 1000 В с глухозаземленной нейтралью безопасность обслуживания электрооборудования при пробое на корпус обеспечивается отключением поврежденного участка с минимальным временем. При замыкании фазного провода на соединенный с нейтралью трансформатора (или генератора) нулевой провод или на корпус оборудования образуется контур, состоящий из цепи фазного и нулевого проводников. Это контур принято называть петлей «фаза-ноль». Рассчитать сопротивление контура L-N (или контура L-PE) достаточно сложно, поскольку существует множество факторов, которые учесть в расчетах очень сложно (таких как наличие переходных сопротивлений коммутационных аппаратов, наличие других путей тока аварийного режима — трубопроводов, металлоконструкций, повторных заземлений т.д.), — а при измерении они учитываются автоматически.

Первоначально он был установлен в режим приостановки, что является самым низким потреблением. Для определения конфигурации, используемой в микроконтроллере, было измерено общее потребление системы в разных конфигурациях. Выходной сигнал измерялся как напряжение в сопротивлении контура. Рисунок 8.

Поведение было таким, как ожидалось, с полосой пропускания дорожки между 500 Гц и 10 кГц и коэффициентом усиления, близким к одному в полосе пропускания. Когда программное обеспечение сконфигурировано и работает модем, различные команды стандарта были протестированы с использованием 100% -ного функционального прототипа передатчика.

Характеристики устройств защиты и полное сопротивление петли «фаза-нуль» (в случае, когда сопротивлением в месте замыкания можно пренебречь), должны обеспечивать при замыкании на открытые проводящие части автоматическое отключение питания в пределах нормированного времени. Это требование выполняется при условии:

Где Z S — полное сопротивление петли «фаза-нуль»;
I A — ток, меньший тока замыкания, вызывающий срабатывание устройства защиты;
U 0 — номинальное напряжение (действующее значение) между фазой и землей.
Величину Z S необходимо измерять для определения правильности используемой защиты. Её можно получить при использовании производимых фирмой Sonel измерителей параметров петли короткого замыкания, к которым относятся приборы серии MZC-200, серии MZC-300, а также приборы MZC-310S, MIE-500, MPI-511. Использование измерителей активного сопротивления MZC-200 является допустимым в цепях, где значением реактивного сопротивления можно пренебречь (X S →0) и активное сопротивление R S принять за полное Z S:

Измерения импеданса в петле. Счетчик автоматически рассчитывает ожидаемый ток короткого замыкания, дифференцируя фазное напряжение или между фазами. На экране отображаются результаты полного сопротивления контура, тока короткого замыкания, сопротивления, реактивной составляющей, напряжения и частоты во время измерения.

Перед выполнением измерения анализируется качество напряжения. Если он стабилен, измерение уменьшается до нескольких секунд. Измерение может длиться не более 30 секунд. В этом режиме нет необходимости каждый раз активировать измерение, пользователь только начинает измерение и включает переключатель после каждой активации. Диапазон измерения задается пользователем в меню.

Для измерения малых величин сопротивлений необходимо использовать измерители полного сопротивления петли короткого замыкания, так как погрешность, вызванная пренебрежением реактивной составляющей полного сопротивления, может иметь существенное значение. В этом случае применяются измерители MZC-300, MZC-303Е, MZC-310S, MIE-500 и MPI-511.

Измерение сопротивления изоляции. Другая характеристика прибора - измерение сопротивления изоляции. Большим преимуществом, которое влияет на безопасность пользователя, является автоматический разряд объекта, который измеряется внутренним сопротивлением, после завершения или исключения измерения. Диапазон измерения составляет до 3 ГΩ. Измерения изоляции могут выполняться индивидуально или автоматически. Все необходимые переключатели будут выполнены одним и тем же инструментом с адаптером. После выполнения измерений кабель связи позволяет загружать результаты, сохраненные в памяти устройства, на компьютер.

Измерители активного сопротивления и полного сопротивления могут быть с успехом применены для измерения сопротивления заземляющего устройства. При этом в качестве источника необходимо использовать одну из фаз.

Результат измерения есть сумма сопротивлений проверяемого заземляющего устройства, рабочего заземления, внутреннего сопротивления источника фазы и фазного провода. Этот результат несколько больше реального сопротивления заземляющего устройства, однако, если результат меньше допустимой величины для испытуемого заземляющего устройства, устройство заземления можно считать правильным, и не использовать более точных методов измерения.

Для подтверждения предложенного подхода были рассмотрены некоторые параметры сравнения предложенного метода с классическим методом. Представлены и обсуждены результаты для каждого метода, а также сравнения между ними. В данной работе представлен новый подход к измерению угловой скорости двигателя. Была разработана полная измерительная система, сплавляющая предлагаемый подход и классический метод Т, позволяющий даже измерение нулевой скорости и определение направления вращения вала. Для подтверждения предложенного подхода были рассмотрены некоторые параметры для сравнения его характеристик с характеристиками классического метода.

Метод измерения

Напряжение в испытуемой цепи измеряют с включенным и отключенным сопротивлением R, и сопротивление петли «фаза-нуль» рассчитывают по формуле:

Где
R S — сопротивление петли «фаза-нуль»,
U 1 — напряжение, измеренное при отключенном R,
U 2 — напряжение, измеренное при включенном R,
I R — ток, протекающий через сопротивление нагрузки

Чтобы проверить предложенный подход и сравнить его с классическими методами, были рассмотрены некоторые параметры сравнения. Представлены и обсуждены результаты, полученные с использованием каждого метода, а также сравнение между ними. В зависимости от анализируемой системы несколько могут представлять собой представляющие интерес переменные состояния. Когда рассматриваемая система является двигателем, одним из основных измеряемых величин является скорость вращения вала. Существуют различные способы измерения этой переменной в зависимости от типа используемого двигателя и требуемой степени надежности.

Метод падения напряжения на нагрузочном сопротивлении рекомендован приложением D1 стандарта ГОСТ Р 50571.16-99.

Особенности измерения

Zs ≠ Rs (только для серии MZC-200)

Измерители серии MZC-200 измеряют активное (R S) сопротивление петли короткого замыкания.

Для справки:

Рассмотрим влияние реактивной составляющей полного сопротивления на примере распределительной секции многоэтажного здания, выполненной одножильными проводами больших сечений или кабелями с медными жилами (ρ = 0,018 Ω∙м/мм2) не находящихся в одной оболочке, сечением S = 240 мм 2 и протяженностью около 50 метров. Для такой электропроводки характерна высокая, ничем некомпенсированная индуктивность. При суммарной длине фазного и нулевого провода 100 м L = 0,57∙10 -4 Гн), сопротивления R, X, Z вычисляется следующим образом:

Измерение угловой скорости может быть выполнено несколькими способами, например, с помощью контактных датчиков, приводимых в движение вращением вала двигателя или бесконтактными датчиками. Среди наиболее часто используемых методов измерения угловой скорости в двигателях мы выделяем те, которые используют оптические кодеры. По мере вращения вала двигателя испускаемый инфракрасный свет блокируется и не блокируется последовательно, генерируя на приемнике сигнал с частотой, пропорциональной скорости ротора.

Процесс измерения петля фаза ноль

Широко используются методы, основанные на кодировщике, тем более что их легко реализовать. Однако эти методы имеют некоторые общие проблемы, такие как зависимость зависимости точности измерения, скорости вращения ротора и скорости измерения. Когда рассматриваемое устройство является кодером, для определения угловой скорости двигателя от генерируемого кодера сигнала могут использоваться различные методы. Однако, в зависимости от скорости измерения и скорости сбора данных, необходимо использовать кодировщики с высоким разрешением, которые стоят довольно много.

Как видно, полное сопротивление почти в 2,6 раз больше активного. Рассмотренный случай является нетипичным, но показывающим необходимость измерения «истинного (полного) сопротивления».

Измерение под напряжением

Измерители параметров петли производят измерения в линиях, находящихся под напряжением. Коммутация эталонного резистора осуществляется через тиристорный блок (на полупериод промышленной частоты — 10 мс); применение быстродействующего АЦП (аналого-цифрового преобразователя) позволяет реализовать данный метод измерения с высокой точностью. Угол между напряжением и током в исследуемой сети по модулю (при отставании или опережении тока) должен быть не более 180.

Таким образом, необходимость в таких устройствах не позволяет использовать их в проектах с низкой стоимостью. С другой стороны, кодеры с низким разрешением могут быть легко найдены и доступны по цене. Однако проведенные лабораторные испытания указывают на то, что использование этих устройств с низким разрешением наряду с более традиционными методами может поставить под угрозу разрешение измерения.

Этот метод подходит для высоких скоростей, обеспечивая высокое разрешение, даже при использовании с несколькими датчиками. Этот метод затем связан с методом Т простой взвешенной суммой, что позволяет измерять более низкие скорости, включая измерение нулевой скорости.

Преимущества косвенного метода измерения:

нет необходимости в постороннем источнике питания;

результатом являются реальные значения сопротивления петли короткого замыкания от места подключения измерителя и ожидаемого тока короткого замыкания;

питающий трансформатор не исключается из схемы электроснабжения на время измерения;

осуществляется контроль действующего значения напряжения в процессе измерения.

Вычисление тока

На этом этапе важно отметить, что предлагаемая в этой работе измерительная система не учитывает возбуждение двигателя и не предлагает каких-либо действий на ней, что характеризует ее как систему измерения с открытым контуром. Эта особенность очень важна, поскольку она делает систему измерения полностью независимой от модели двигателя и переменных, которые могут мешать этой модели, например, изменения нагрузки.

Требования к квалификации персонала

Статья организована следующим образом. В разделе 2 описаны классические методы измерения угловой скорости с использованием оптических кодеров. Предлагаемый метод описан в разделе Раздел 4 посвящен представлению и обсуждению результатов, полученных при моделировании, а также сравнению предложенного метода с классическим методом. В разделе 5 представлены экспериментальные результаты и, наконец, выводы представлены в разделе.

Ожидаемый ток короткого замыкания рассчитывается по отношению к номинальному напряжению сети по формуле:

Отклонение напряжения сети от номинального вызовет линейное отклонение рассчитанного тока от действительного.

Для определения угловой скорости двигателя по выходному сигналу кодера можно использовать несколько методов. В этом разделе представлены только классические методы, работа которых не зависит от модели двигателя. Метод М наиболее часто используется среди упомянутых выше методов. Таким образом, при низких скоростях точность измерения ухудшается. Измерение угловой скорости по методу М определяется следующим образом. Как и метод М, Т также легко реализуется и не требует модели двигателя, кроме того, синхронизация вычисления скорости с приходом импульсов увеличивает точность измерения.

Целостность цепи

Перед выполнением измерения активного сопротивления автоматически проверяется целостность измеряемых цепей. Контроль целостности проводников происходит в течение 10 мс током с максимальной величиной 35 мA. После того как установлено, что сопротивление цепи менее 3 кΩ происходит процесс измерения активного сопротивления сети большим испытательным током. Отсутствие целостности цепи сигнализируется на дисплее и звуковым сигналом. Этот факт можно использовать для контроля целостности контура.

С другой стороны, это увеличение точности и времени отклика обратно пропорционально угловой скорости двигателя, что делает этот метод неуместным для измерения высоких скоростей. Измерение угловой скорости по методу Т определяется по формуле. Однако для увеличения диапазона скоростей, на которых может применяться метод, кривая скорости сегментируется, а затем скорость в каждом сегменте рассчитывается как измерение независимо от предыдущего. Таким образом, фактическая скорость определяется суммой скорости относительно сегмента с максимальной скоростью каждого переднего сегмента, получая большую точность как при малых скоростях, так и при больших скоростях.

Оценка сопротивления заземления

Величина сопротивления заземляющего устройства измеряется через петлю «фаза-ноль». Источником напряжения служит фазный провод, измерительный ток зависит от величины токоограничивающего резистора. При оценке величины сопротивления заземления необходимо помнить о завышенных результатах измерения: R S =R u +R r +R ист +R фазы

Тем не менее, существует зависимость между точностью, временем отклика и угловой скоростью двигателя. Предложена аналоговая система для измерения угловой скорости двигателя с использованием оптических кодеров с низким разрешением, схема которых показана на рис.

Подготовка к выполнению измерений

Для этого фильтр должен быть сконструирован таким образом, чтобы его частота среза соответствовала представленному в нем соотношению. Эти пороговые частоты показаны на рис. Чтобы определить это максимальное ускорение, нет необходимости знать динамическую модель двигателя, просто наблюдая диапазон измеряемых скоростей и ускорения. Что касается низких скоростей, то метод Т был включен в предлагаемый метод, так что измеренная скорость была задана взвешенной суммой значений, измеренных методом Т и предлагаемым методом.

Автозамена L и N

В приборах MZC, MIE, MPI cоблюдение правильности подключения фазного провода к зажиму L, а нейтрального провода к зажиму N не является обязательным, так как измеритель автоматически идентифицирует подключенные провода и в случае необходимости самостоятельно переключит зажимы.

Функция RCD

В приборах MZC-303E, MPI-511 функции RCD применяется для измерения параметров цепи «фаза-защитный провод» без обязательного срабатывания УЗО с номинальным током не менее 30 мА. Прибор производит измерение сопротивления петли короткого замыкания в диапазоне от 0 до 1999 Ω. При этом выполняется серия искусственных замыканий (каждое из них длится 20 мс) с измерительным током не более 15 мА. Время выполнения всего измерения составляет около 10 секунд. Применение такого большого диапазона измерения вызвано вероятностью значительных величин полного сопротивления петли L — PE в электроустановках с выключателями дифференциального тока. Величина сопротивления заземления (наибольшая составляющая полного сопротивления цепи L — PE) должна быть в этом случае такова, чтобы произошло срабатывание дифференциального выключателя при появлении недопустимого напряжения прикосновения. Например, полное сопротивление цепи L — PE для выключателя дифференциального тока с номинальным током 30 мА в электроустановке с допустимым напряжением прикосновения 50 В будет равным 1666 Ω. Данная величина превышает возможности диапазонов измерения 200 Ω.

Веса, назначенные каждому измерению, зависят от угловой скорости двигателя, точнее от последней измеренной скорости и изменяются в соответствии с кривыми, показанными на рис. Расчет скорости производится из. Нет показывает выходы энкодера и схему, используемую для определения направления вращения.

Метод М был выбран потому, что он позволяет сравнивать между разработанным методом и классическим методом, который, помимо того, что он подходит для измерения скоростей в том же диапазоне, не зависит от модели двигателя. Каждый из этих сигналов представляет собой напряжение возбуждения, которое будет применено к двигателю во время экспериментов. Последнее используется в качестве входного сигнала на диаграмме, представляющей собой моделирование предлагаемого метода.

Преимущества True RMS

Почти все приборы при измерении напряжения показывают значение, которое предлагается рассматривать как эффективное значение входного сигнала. Однако в некоторых приборах зачастую измеряется среднее абсолютное или максимальное значение сигнала, а шкала градуируется так, чтобы показание соответствовало эквивалентному эффективному значению в предположении, что входной сигнал имеет синусоидальную форму.

Считывание и оформление результата

Реакция двигателя на опорный сигнал может быть смоделирована передаточной функцией второго порядка, показанной на рисунке, константы которой были определены экспериментально. В реакциях двигателя показаны различные возбуждения. С другой стороны, чтобы проиллюстрировать высокое разрешение, полученное с помощью предлагаемого метода, будет считаться, что он был реализован с использованием кодера с разрешением только 38 отверстий.

Выявление качества монтажа

Кодировщики с низким разрешением легче найти и при более доступной цене, однако, в робототехнике использование таких кодеров ограничено из-за того, что большинство методов, используемых для измерения скорости, чрезвычайно зависят от разрешения датчика.

Не следует упускать из виду, что точность таких приборов крайне низка, если сигнал содержит гармонические составляющие. Для измерения тока с искаженными кривыми необходимо при помощи анализатора кривой сигнала проверить форму синусоиды, после чего использовать измеритель с усреднением показаний только в том случае, если кривая окажется действительно идеальной синусоидой. Или же можно постоянно использовать измеритель с истинно среднеквадратическими показаниями и не проверять параметры кривой.

Зачем выполняется замер

Угловые скорости, измеренные для рассмотренных возбуждений, представлены на рис. В первые 2 секунды каждого моделирования можно наблюдать некоторые колебания измерения вокруг ожидаемого значения. Было обнаружено, что эти колебания происходят из-за ограничений платформы моделирования. Поскольку фильтр нижних частот рассчитан на частоту 0, 72 Гц, измерения с этой точки становятся неточными, что свидетельствует о влиянии диапазона измерения системы.

Значения, полученные для этих параметров, представлены в таблицах 2, 3 и 4, для квадратного, треугольного и синусоидального возбуждения волн соответственно. Эти параметры получены с помощью следующих уравнений. Высокие корреляции между скоростями, измеренными с предлагаемой системой, и ожидаемым теоретическим значением, а также средней относительной погрешностью, близкой к нулю, демонстрируют высокое разрешение системы даже при использовании кодеров с низким разрешением.

Современные измерители подобного типа используют усовершенствованные технологии измерения, позволяющие определить реальные эффективные значения переменного тока и напряжения вне зависимости от того, является ли токовая кривая идеальной синусоидой или имеет гармонические искажения. Приборы Sonel типа MZC-310S, REN-700, CMP-1000, MPI-511 относятся к измерителям класса TRUE RMS.

Электричество в настоящее время – это не только удобство и качество проживания, но это и большая опасность для человека. И хорошо, если проводку в доме делают профессионалы. Ведь свою работу они обязательно проверяют на степень безопасности. Каким образом? Для этого используется метод, основанный на создании высокой нагрузки в электрической разводке. Этот метод электрики называют измерением сопротивления петля фаза ноль.

Что это такое, и как формируется проверочная схема

Начать надо с пути, который проходит электрический ток от подстанции до розетки в доме. Обращаем ваше внимание, что в старых домах в электрике чаще всего присутствует сеть без заземляющего контура (земля), то есть, к розетке подходит фазный провод и нулевой (фаза и ноль).

Итак, от подстанции до дома сеть может быть длиною в несколько сот метров, к тому же она разделена на несколько участков, где используются разного сечения кабели и несколько распределительных щитов. То есть, это достаточно сложная коммуникация. Но самое главное, весь участок имеет определенное сопротивление, которое приводит к потерям мощности и напряжения. И это независимо от того, качественно ли проведена сборка и монтаж или не очень. Этот факт известен специалистам, поэтому проект сети делается с учетом данных потерь.

Конечно, грамотно проведенный монтаж – это гарантия корректной работы сетевого участка. Если в процессе сборки и разводки были сделаны отклонения от норм и требований или просто сделаны ошибки, то это гарантия увеличения потерь, сбоя работы сети, аварий. Вот почему специалисты проводят измерения показателей сети и анализируют их. Что это такое, и как формируется проверочная схема.

Видео измерения петля фаза ноль

Необходимо отметить, что вся электрическая цепочка – это зацикленный контур, образованный фазным контуром и нулевым. По сути, это своеобразная петля. Поэтому ее так и называют петля фаза ноль.

Как измеряется сеть

Чтобы это понять, необходимо рассмотреть схему, в которой присутствует потребитель, подключенный через обычную розетку. Так вот к розетке, как уже было сказано выше, подводятся фаза и ноль. При этом до розетки происходит потеря напряжения за счет сопротивления магистральных кабелей и проводов. Это известно давно, описан данный процесс формулой Ома:

R=U/I.

Правда, эта формула описывает соотношение величин постоянного электрического тока. Чтобы перевести ее на ток переменный, придется учитывать некоторые показатели:

Что это значит?

Необходимо понять, что электродвижущая сила, которая появляется в обмотках трансформатора, образует электрический ток. Он теряет свое напряжение при прохождении через потребителя и подводящие провода. При этом сам ток преодолевает несколько видов сопротивления:

Как измерить сопротивление петля фаза ноль

Чтобы подсчитать полное сопротивление сети (петля фазы и ноля), необходимо определить электродвижущую силу, которая создается на обмотках трансформатора. Правда, на подстанцию без специального допуска не пустят, поэтому измерение петли фаза-ноль придется делать в самой розетке. При этом учитывайте, что розетка не должна быть нагружена. После чего необходимо замерить напряжение под нагрузкой. Для этого включается в розетку любой прибор, это может быть даже обычная лампочка накаливания. Замеряется напряжение и сила тока.

Внимание! Нагрузка на розетке должна быть стабильной в процессе проведения замеров. Это первое. Второе – оптимальным вариантом считается, если в схеме ток будет силой от 10 до 20 ампер. В противном случае дефекты сетевого участка могут не проявиться.

Теперь по закону Ома можно определить полное сопротивление петли. При этом придется учитывать, что напряжение (замеряемое) в розетке может отклоняться от номинального при нагрузке и без таковой. Поэтому сначала надо высчитать сопротивление при разных величинах напряжения. Понятно, что при нагрузке напряжение будет больше, поэтому полное сопротивление петли – это разница двух сопротивлений:

Rп=R2-R1, где R2 – это сопротивление петли при нагрузке, R1 – без таковой.

Что касается точно проведенных замеров. Самодельными приборами это можно сделать, никаких проблем здесь нет, но вот только точность замеров в данном случае будет очень низкой. Поэтому для этого процесса рекомендуется использовать вольтметры и амперметры с высокой точностью (класс 0,2).

Процесс измерения петля фаза ноль

Хотя надо отдать должное рынку, сегодня можно такие приборы приобрести в свободном доступе. Стоят они недешево, но для профессионала это необходимая вещь.

Где провести замер

Измерение петли фаза-ноль – розетки. Но опытные электрики знают, что это место не единственное. К примеру, дополнительное место – это клеммы в распределительном щите. Если в дом заводится трехфазная электрическая сеть, то проверять сопротивление петли фаза ноль надо на трех фазных клеммах. Ведь всегда есть вероятность, что контур одной из фаз был собран неправильно.

Цель проводимых замеров

Итак, цели две – определение качества эксплуатируемых сетей и оценка надежности защитных блоков и приборов.

Что касается первой позиции, то здесь придется сравнивать полученные замеры, а, точнее, сопротивление петли с проектной. В данном случае, если расчетный показатель оказался выше нормативного, то на поверку явно неправильно произведенный монтаж или другие дефекты магистрали. К примеру, грязь или коррозия контактов, малое сечение кабелей и проводов, неграмотно проведенные скрутки, плохая изоляция и так далее. Если проект электрической сети по каким-то причинам отсутствует, то для сравнения расчетного сопротивления петли с номинальным необходимо будет обратиться в проектную организацию. Чтобы разобраться в таблицах и расчетах самому, надо в первую очередь обладать инженерными знаниями по электрике.

Замер сопротивления петля фаза ноль

Что касается второй позиции. В принципе, здесь также необходимо провести некоторые расчеты, основанные на законе и формуле Ома. Основная задача определить силу тока короткого замыкания, ведь чаще всего от него и надо будет защищать электрическую сеть. Поэтому в данном случае используется формула:

Iкз=Uном/Rп.

Если считать, что сопротивление петли фаза к нулю равно, например, 1,47 Ом, то сила тока короткого замыкания будет равна 150 ампер. Под эту величину и придется подбирать прибор защиты, то есть, автомат. Правда, в правилах ПУЭ есть определенные нормы, которые создают некий запас прочности. Поэтому Iном увеличивают на коэффициент 1,1.

Подобрать автомат под все вышеуказанные величины можно, если сравнить их в таблицах ПУЭ. В нашем случае потребуется автомат класса «С» с Iном=16 А и кратностью 10. В итоге получаем:

I = 16 х 10 х 1,1 = 176 А. Расчетная сила тока короткого замыкания у нас составила – 150 А. о чем это говорит.

Во-первых, автомат был неправильно выбран и установлен. Его надо обязательно заменить.
Во-вторых, ток КЗ в сети меньше, чем автомата. Значит, он не отключится. А это может привести к пожару.