Измерение сопротивления цепи фаза нуль: Замер полного сопротивления цепи «фаза-нуль»

Содержание

Замер петли фаза-нуль | Центр Энерго Экспертизы

Петля фаза ноль это контур, состоящий из соединения фазного и нулевого проводника. Данное испытание необходимо для проверки соответствия уставки токовой отсечки аппарата защиты току  короткого замыкания, то есть нам необходимо знать, за какое время аппарат защиты отключит поврежденную линию и отключит ли вообще. Измерения проводят на самом удаленном участке линии. Потому что чем больше протяженность, тем хуже будут показатели, ниже ток короткого замыкания. Сопротивление петли фаза ноль зависит от сечения жил кабеля, его протяженности, переходных сопротивлений в соединительных коробках данной линии. Далее по полученным значениям производится расчет тока возможного короткого замыкания и производится сравнение со значением отсечки автоматического выключателя.

Со временем показатели могут увеличиваться из-за ухудшения переходных контактов в цепи фазного и нулевого проводника, поэтому данный параметр необходимо контролировать регулярно.

Так как при увеличении сопротивления петли фаза ноль, уменьшается возможный ток короткого замыкания, и как следствие аппарат защиты может не отключить поврежденную линию. Своевременное проведение проверки позволит предотвратить возникновение нештатных ситуаций и перегрев проводников.

На картинке пример измерения прибором metrel mi3102H SE. Полученное значение : 0,77 Ом, прибор сразу показывает какой ток КЗ возникнет на линии: 299 ампер, этого будет достаточно чтобы автомат категории С на 16 ампер сработал.

Периодичность проведения испытаний

Это испытание проводится при вводе электрооборудования в эксплуатацию, в обязательном порядке, при приёмо-сдаточных испытаниях в 100% объеме.

Это позволяет установить, насколько качественно выполнен монтаж, подобраны аппараты защиты. После этого проверка производится раз в три года, и  согласно ГОСТ Р 50571-16 2007 рекомендовано к включению в объем  эксплуатационных испытаний. По усмотрению ответственного за электрохозяйство испытания можно проводить чаще.

Кто проводит замер петли фаза ноль

Измерения проводят специальные электролаборатории, деятельность которых аккредитована федеральной службой по экологическому, технологическому и атомному надзору. Право на проведение этого вида работ указывается в свидетельстве о регистрации электролаборатории в перечне работ.

Какими приборами производятся измерения

Измерения производятся при помощи приборов, имеющихся у электролабораторий. Современные приборы создают искусственное короткое замыкание в месте измерения внутри прибора и сразу производят расчет  сопротивления петли фаза ноль,  и тока короткого замыкания.

В нашей компании есть все необходимое оборудование, которое позволяет быстро и качественно провести проверку.

Видео как проводится измерение сопротивления петли фаза-ноль

Измерение петли фаза-ноль: самая полная методика

Надежность работы электрических сетей TN с классом напряжения до 1 кВ во многом зависит от параметров срабатывания защитного оборудования, отключающего аварийный участок при образовании сверхтоков. Существует несколько методик, позволяющих проверить надежность срабатывания автоматов защиты, сегодня мы подробно рассмотрим одну из них — измерение сопротивления петли «фаза-ноль». Для лучшего понимания процесса начнем с краткого описания терминологии, после чего перейдем к методике электрических испытаний при помощи специального устройства MZC-300.

Что подразумевается под цепью «фаза-ноль»?

В системах с глухозаземленной нейтралью (подробно о них можно прочитать в статье https://www.asutpp.ru/programmy-dlja-cherchenija-jelektricheskih-shem.html) при контакте одной из фаз с рабочим нулем или защитным проводником РЕ, образуется петля фаза-ноль, характерная для однофазного КЗ.

Как и любая электроцепь, она имеет внутреннее сопротивление, расчет которого позволяет определить остальные значащие параметры, в частности, ток КЗ. К сожалению, самостоятельный расчет сопротивления такой цепи связан с определенными трудностями, вызванными необходимостью учета многих составляющих, например:

  • Суммарная величина всех переходных сопротивлений петли, возникающих в АВ, предохранителях, коммутационном оборудовании и т.д.
  • Движение электротока при нештатном режиме. Петля может образоваться как с рабочим нулем, так и заземленными конструкциями здания.

Учесть в расчетах все перечисленные составляющие на практике не реально, именно поэтому возникает необходимость в электрических измерениях. Спецоборудование позволяет получить необходимые параметры автоматически.

Необходимость в измерениях

Замер сопротивления петли проводится в следующих случаях:

  • При вводе в эксплуатацию, после ремонта, модернизации или переоборудовании установок.
  • Требование со стороны служб различных служб контроля, например Облэнерго, Ростехнадзор и т.д.
  • По заявлению потребителя.

В ходе электрических замеров устанавливаются определенные параметры петли Ф-Н, а именно:

  • Общее сопротивление цепи, которое включает в себя:

электросопротивление трансформатора на подстанции;

аналогичный параметр линейного проводника и рабочего нуля;

образующиеся в коммутационном оборудовании многочисленные переходные сопротивления, например в защитных устройствах (АВ, УЗО, диффавтоматах), пускателях, ручных коммутаторах и т.д. Также влияние оказывает сечение проводников, изоляция кабелей, заземление нейтрали трансформатора, параметры УЗО или другой защиты электроустановок.

  • Ток КЗ (IКЗ). В принципе, его можно рассчитать, используя формулу: IКЗ = UН /ZП  , где UН – номинальный уровень напряжения в электросети, а ZП – общее сопротивление петли. Учитывая, что защитные устройства при КЗ должны автоматически отключать питание согласно установленным временным нормам, то необходимо выполнение следующего условия: ZП*IAB <= UН . В данном случае IAB ток, при котором срабатывает АВ или другое устройство защиты, его величина должна уступать I
    КЗ
    .

Перед описанием детальных методик измерений, необходимо кратко описать прибор, который будет использоваться в процессе — MZC-300. Мы остановили свой выбор на этом устройстве, поскольку оно чаще всего применяется измерительными лабораториями.

Краткое описание MZC-300

Рассмотрим внешний вид и основные элементы измерителя MZC-300.

Расположение основных элементов прибора MZC-300

Обозначения:

  1. Информационный дисплей. Полное описание его полей можно найти в руководстве по эксплуатации.
  2. Кнопка «Старт». Запускает следующие процессы измерений:
  • ZП, напомним, это общее сопротивление цепи Ф-Н.
  • IКЗ – ожидаемый ток КЗ.
  • Активного сопротивления, необходимо для калибровки прибора.

Старт каждого измерения сопровождается характерным звуковым сигналом.

  1. Кнопка «SEL». Служит для последовательного вывода на информационный дисплей всех характеристик петли, полученных в результате последнего замера. В частности отображается следующая информация:
  • Параметры ZП.
  • Ожидаемый IКЗ.
  • Уровень активного и реактивного сопротивления (R и Х).
  • Фазный угол ϕ.
  1. Кнопка «Z/I». По окончании испытаний переключает на дисплее отображение характеристик между ожидаемым IКЗ и ZП.
  2. Кнопка отключения/включения измерительного устройства. Если при запуске прибора одновременно с данной кнопкой нажать «SEL», то измеритель перейдет в режим автокалибровки. Его подробное описание можно найти в руководстве пользования.
  3. Разъем для подключения щупа, контактирующего с рабочим нулем, проводником РЕ или, PEN. Соответствующее обозначение нанесено на корпус прибора.
  4. Разъем щупа, подключаемого к одному из фазных проводов. Как правило, помечен литерой «L».
  5. Как и разъем i, в отличии от гнезд для измерительных проводов, используется только в режиме автоматической калибровки. На корпусе прибора обозначаются как «К1» и «К2».

Подготовительный этап

Практически все методы измерений цепи «фаза-ноль» не позволяют получить точную информацию о таких характеристиках, как ZП и IКЗ. Это связано с тем, что векторная природа напряжения не принимается во внимание. Проще говоря, учитываются упрощенные условия при коротком замыкании. В процессе испытания электроустановок такая приближенность допускается только в тех случаях, когда уровень реактивного сопротивления не имеет существенного влияния.

Перед тем, как приступить к измерению характеристик петли «Ф-Н», предварительно следует провести ряд предварительных испытаний. В частности, проверить непрерывность и уровень сопротивления защитных линий. После этого измерить сопротивление между контуром заземления и основными металлическими элементами конструкции здания.

Методика измерений с использованием MZC-300

Прежде, чем переходить непосредственно к испытаниям, кратко расскажем о принятом порядке, он включает в себя:

  • Соблюдение определенных условий, обеспечивающих необходимую точность.
  • Выбор способа подключения устройства.
  • Получение информации о напряжении сети.
  • Измерение основных характеристик петли «Ф-Н».
  • Считывание полученной информации.

Рассмотрим каждый из перечисленных выше этапов.

Соблюдение определенных условий

Следует принять во внимания некоторые особенности работы измерителя:

  • Устройство не допустит проведение испытаний, если номинальное напряжение сети превысит максимальное значение (250В). Превышение диапазона измерения (250,0 В) приведет к тому, что на экране прибора отобразится предупреждение «OFL» сопровождаемое продолжительным звучанием зуммера. В этом случае прибор следует выключить и отключить от измеряемой петли.
  • При обрыве нулевых или защитных проводников на экране устройства будет высвечиваться ошибка в виде символа «—», сопровождаемая длительным сигналом зуммера.
  • Уровень напряжения в измеряемой петле недостаточное для испытаний, как правило, если ниже 180,0 вольт. В таком случае экран выдаст ошибку с символом «U», сопровождаемую двумя сигналами зуммера.
  • Срабатывание термической блокировки прибора. При этом на экране высвечивается символ «Т», а зуммер выдает два продолжительных сигнала.

Выбор способа подключения устройства

Рассмотрим несколько вариантов электрических схем подключения прибора для проведения испытаний:

  1. Снятие характеристик с петли «Ф-Н», в примере, приведенном на рисунке измеряются параметры в цепи С-N. Испытание петли С-N
  2. Измерение в петле между одной из фаз и проводником РЕ. Испытание петли С-РЕ
  3. Измерения в цепях ТТ.
Подключение прибора в цепях с защитным заземлением
  1. Для проверки надежности заземления электрооборудования применяется способ подключения, приведенный ниже.
Испытание надежности заземления корпусов электрооборудования

Важно! Вне зависимости способа подключения прибора необходимо убедиться в надежности соединения проводов.

Получение информации о напряжении сети

Рассматриваемый нами прибор позволяет измерить UH в пределах диапазона от 0 до 250,0 вольт. Фазное напряжение отображается на дисплее прибора сразу после нажатия кнопки включения или по истечении пяти секунд, после проведения испытаний (если не было произведено нажатие управляющих кнопок, отвечающих за отображение результатов на экране).

Измерение основных характеристик петли «Ф-Н»

Методика измерения ZП в петле, применяемая в модельном ряде MZC основана на создании искусственного КЗ с использованием ограничивающего сопротивления (10,0 Ом), понижающего величину IКЗ. После испытаний микропроцессор прибора производит расчет ZП, выделяя реактивные и активные составляющие. Процедура измерения не превышает 30,0 мс.

Характерно, что прибор автоматически выбирает нужный диапазон для измерения ZП. При нажатии кнопки «Z/I» на дисплей поочередно выводятся такие основные характеристики петли, как ожидаемый ток КЗ (IКЗ) и общее сопротивление (ZП).

Следует учитывать, что при вычислениях микропроцессор устанавливает величину UH на уровне 220,0 вольт, в то время, как текущее номинальное напряжение может отличаться от расчетного. Поэтому для увеличения точности замеров электрической цепи следует вносить поправку. Например, при действительном UH, равном 240,0 В, поправка для снижения погрешности прибора будет равна 1,09 (то есть необходимо 240 разделить 220).

Процесс измерения характеристик петли запускается кнопкой «Старт».

Важно! Испытания, проводимые при помощи приборов модельного ряда MZC, практически гарантированно приводят к срабатыванию УЗО. Чтобы избежать этого, необходимо предварительно зашунтировать устройства защитного отключения. После проведения измерений не забудьте снять шунт с УЗО.

Считывание полученной информации

Как уже упоминалось выше, испытания начинаются после нажатия кнопки «Старт». После завершения измерений, на экране отображаются характеристики петли «Ф-Н», в зависимости от установленных настроек. Перебор отображаемой на дисплее информации осуществляется при помощи кнопок «SEL» и «Z/I».

Следует учитывать, что прибор MZC-300 отображает только результаты последнего измерения. Если необходимо хранение в электронной памяти результатов всех испытаний потребуется устройство с расширенными возможностями, например прибор MZC-303E.

Устройство MZC-303E для измерения характеристик петли «Ф-Н»

Такое устройство позволяет не только хранить информацию обо всех измерениях в электронной памяти, но и при необходимости переносить ее на компьютер, при помощи интерфейса USB.

Меры безопасности при измерении петли «Ф-Н»

Согласно требованиям ПУЭ и норм ПТБ испытания должны проводиться подготовленными сотрудниками электролабораторий. Для проведения данных работ необходимо распоряжение или наряд-допуск, выданный работником, обладающим данным правом.

Испытания могут проводить лица, чей возраст не менее 18 лет, прошедшие соответствующее обучение и проверку знаний ПТБ. Бригада электролаборатории должна быть обеспечена соответствующим инструментом, а также всеми необходимыми средствами индивидуальной защиты.

Бригада должна включать в себя, как минимум, двух работников с третьей группой электробезопасности.

Испытания запрещается проводить в помещениях повышенной опасности, а также, если имеет место высокая влажность.

По завершению процесса испытаний результаты вносятся в специальные протоколы испытаний (проверки).

Методика измерения петли Фаза-Ноль - Электролаборатория

1.Цель проведения измерения.

       Измерение сопротивления петли  “фаза-нуль” проводится с целью проверки срабатывания защиты электрооборудования и отключения аварийного участка при замыкании фазы на корпус. По измеренному полному сопротивлению петли  “фаза-нуль” определяется ток однофазного короткого замыкания. Полученная расчетом величина тока сравнивает с номинальным током защитного аппарата.

2.Меры безопасности.

Пред началом работ необходимо:

  • Получить наряд (разрешение) на производство работ
  • Подготовить рабочее место в соответствии с характером работы: убедиться в достаточности принятых мер безопасности со стороны допускающего (при работах по наряду), либо принять все меры безопасности самостоятельно (при работах по распоряжению).
  • Подготовить необходимый инструмент и приборы.
  • При выполнении работ действовать в соответствии с программами (методиками) по испытанию электрооборудования типовыми или на конкретное присоединение.
  • При окончании работ на электрооборудовании убрать рабочее место, восстановив нарушенные в процессе работы коммутационные соединения (если таковое имело место).
  • Сдать наряд (сообщить об окончании работ руководителю или оперативному персоналу).
  • Оформить протокол на проведённые работы

Измерения сопротивления петли «фаза – нуль» необходимо производить, пользуясь диэлектрическими перчатками, предварительно необходимо обесточить испытуемую цепь. Только после отключения напряжения необходимо проводить подключение прибора с последующей подачей напряжения и проведением измерения.

3.Нормируемые величины.

      Измерения сопротивления петли “фаза-нуль” проводится в сроки, устанавливаемые графиком планово-предупредительного ремонта (ППР). По сопротивлению петли “ фаза-нуль”  Zфо (Ом) ток короткого замыкания Iкз (А) определяется по формуле  Iкз=Uср/Zфо

      где Uср — среднее значение питающего напряжения, В.

      В электроустановках до 1кВ с глухим заземленной нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой защитный проводник возникал ток КЗ, превышающий не менее чем:

  • в 3 раза номинальный ток плавкого элемента ближайшего предохранителя;
  • в 3 раза номинальный ток нерегулируемого расцепителя или уставку тока регулируемого расцепителя автоматического выключателя, имеющего обратно зависимую от тока характеристику.

    При защите сетей автоматическими выключателями, имеющими только электромагнитный расцепитель (отсечку), проводимость указанных проводников должна обеспечивать ток не ниже уставки тока мгновенного срабатывания, умноженной на коэффициент, учитывающий разброс(по заводским данным), и на коэффициент запаса 1,1.

4.Определяемые характеристики.

Согласно ПУЭ в электроустановках до 1000В с глухозаземлённой нейтралью с целью обеспечения автоматического отключения аварийного участка проводимость фазных и нулевых рабочих и нулевых защитных проводников должна быть выбрана такой, чтобы при замыкании на корпус или на нулевой проводник возникал ток короткого замыкания, который обеспечивает время автоматического отключения питания не превышающего значений, указанных в табл. 1.7.1.

Таблица 1.7.1 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы TN

Номинальное фазное напряжение U0, В

Время отключения, с

127

0,8

220

0,4

380

0,2

Более 380

0,1

Приведенные значения времени отключения считаются достаточными для обеспечения электробезопасности, в том числе в групповых цепях, питающих передвижные и переносные электроприемники и ручной электроинструмент класса 1. В цепях, питающих распределительные, групповые, этажные и др. щиты и щитки, время отключения не должно превышать 5 с.

Допускаются значения времени отключения более указанных в табл. 1.7.1, но не более 5 с в цепях, питающих только стационарные электроприемники от распределительных щитов или щитков при выполнении одного из следующих условий:

1) полное сопротивление, защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком не превышает значения, Ом:

 

50=Zц/U0,

 

где Zц — полное сопротивление цепи «фаза-нуль», Ом;

U0 — номинальное фазное напряжение цепи, В;

50 — падение напряжения на участке защитного проводника между главной заземляющей шиной и распределительным щитом или щитком, В;

2) к шине РЕ распределительного щита или щитка присоединена дополнительная система уравнивания потенциалов, охватывающая те же сторонние проводящие части, что и основная система уравнивания потенциалов.

Допускается применение УЗО, реагирующих на дифференциальный ток.

А также ток возникающий при однофазном КЗ во взрывоопасных зонах должен превышать:

В 6 раз номинальный ток автоматического выключателя с обратнозависимой характеристикой

во взрывоопасном помещении.

В 4 раза номинальный ток плавкой вставки во взрывоопасном помещении

При защите автоматическими выключателями имеющими только электромагнитный расцепитель время отключения должно соответствовать данным таблицы 1.7.1

Для расчёта тока однофазного КЗ по результатам измерения сопротивления петли «фаза–нуль» используют следующую формулу:

Z = U / I,

 

где Z— сопротивление петли «фаза—нуль», Ом;

U — измеренное испытательное напряжение, В ;

I — измеренный испытательный ток, А..

По рассчитанному току однофазного КЗ определяют пригодность аппарата защиты установленного в цепи питания электроприёмника.

В системе IT время автоматического отключения питания при двойном замыкании на открытые проводящие части должно соответствовать табл. 1.7.2.

Таблица 1.7.2 Наибольшее допустимое время защитного автоматического отключения для системы IT

Номинальное линейное напряжение U0, В

Время отключения, с

220

0,8

380

0,4

660

0,2

Более 660

0,1

Для определения времени отключения аппарата защиты после измерения сопротивления петли «фаза-нуль» и расчёта тока однофазного КЗ необходимо использовать время-токовые характеристики данного аппарата (смотри «Методику проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ»).

5.Условия испытаний и измерений

Измерение сопротивления петли «фаза – нуль» следует производить при положительной температуре окружающего воздуха, в сухую, спокойную погоду. Атмосферное давление особого влияние на качество проводимых испытаний не оказывает, но фиксируется для занесения данных в протокол.

Влияние нагрева проводников на результаты измерений:

а) Рассмотрение повышения сопротивления проводников, вызванного повышением температуры.

Когда измерения проведены при комнатной температуре и малых токах, чтобы принять в расчет повышение сопротивления проводников в связи с повышением температуры, вызванного током замыкания, и убедиться для системы TN в соответствии измеренной величины сопротивления петли «фаза—нуль» требованиям таблицы 1.7.1, может быть применена нижеприведенная методика.

Считают, что требования таблицы 1.7.1 выполнимы, если петля «фаза—нуль» удовлетворяет следующему уравнению

                       Z S(m)≤ 2U0 / 3Ia,                       

 

Где ZS(m) — измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль», Ом;

U0 — фазное напряжение. В;

Ia — ток, вызывающий автоматическое срабатывание аппаратов защиты в течение времени, указанного в таблице 1.7.1., или в течение 5 с для стационарных электроприёмников

Если измеренная величина сопротивления петли «фаза—нуль» превышает 2 U0/3Iа, более точную оценку соответствия требованиям таблицы 1.7.1 можно сделать путем измерения величины сопротивления петли «фаза—нуль» в следующей последовательности:

— сначала измеряют сопротивление петли «фаза—нуль» источника питания на вводе электроустановки Ze;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников сети от ввода до распределительного пункта или щита управления;

— измеряют сопротивление фазного и защитного проводников от распределительного пункта или щита управления до электроприемника;

— величины сопротивлений фазного и нулевого защитного проводников увеличивают для учета повышения температуры проводников при протекании по ним тока замыкания. При этом необходимо учитывать величину тока срабатывания аппаратов защиты;

— эти увеличенные значения сопротивления добавляют к величине сопротивления петли «фаза—нуль» источника питания Ze и в результате получают реальную величину ZS в условиях замыкания.

  1. Применяемые приборы, инструменты и аппараты.

      Измерения проводятся специальным приборами типа EurotestXE 2,5 кВ MI 3102H, позволяющим определять полное сопротивление петли “фаза-нуль” при наличии напряжения на источнике питания в электроустановках напряжением 380 В с глухозаземленной нейтралью питающего трансформатора. Во время работы применяют инструмент с изолированными ручками и индикатор напряжения.

  1. Методика проведения измерения.

      7.1 Полное сопротивление контура и предполагаемый ток короткого замыкания

В данной функции доступны две подфункции измерения полного сопротивления контура: Подфункция Z LOOP применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания без встроенного УЗО. Подфункция Zs (узо) – функция блокировки срабатывания УЗО – применяется для измерения полного сопротивления контура в системах питания со встроенным УЗО.

 

7.1.1. Полное сопротивление контура

Полное сопротивление контура представляет собой полное сопротивление контура  повреждения при возникновении короткого замыкания на открытых проводящих частях (замыкание между фазным проводником и защитным проводником заземления).

7.1.2. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура

Шаг 1.  С помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию полного сопротивления контура Z LOOP. Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3. Для измерения полного сопротивления контура подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1.

Рисунок 1: Подключение измерительного кабеля с вилкой и 3-проводного измерительного кабеля

 

Шаг 4.  Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата.

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление контура,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется).

Примечания:

􀂉 Измерительные выводы L и N автоматически заменяются в следующих случаях: если измерительные провода L/L1 и N/L2 (3-проводный измерительный кабель) подключены в обратном порядке, если выходы сетевой вилки перепутаны или если щуп «commander» перевернут.

􀂉 Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

􀂉 Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений. 􀂉 Измерение полного сопротивления контура в подфункции Z LOOP приводит к срабатыванию УЗО.

 

7.1.3. Функция блокировки срабатывания УЗО

В данной подфункции Zs (узо) измерение полного сопротивления контура не вызывает срабатывания УЗО, благодаря низкому измерительному току. Данная подфункция также может применяться для измерения полного сопротивления контура в электроустановках, оснащенных УЗО с номинальным током срабатывания 10 мA.

 

7.1.4. Порядок проведения измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО

Шаг 1. С помощью переключателя функций выберите функцию Контур. Используя кнопки, выберите подфункцию блокировки срабатывания УЗО Zs (узо). Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3. Для измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО подключите прибор к испытываемому объекту в соответствии со схемой соединения, приведенной на рисунке 1. При необходимости воспользуйтесь меню помощи.

Шаг 4.  Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка

результата.

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление контура,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого замыкания (если применяется). Сохраните отображенные результаты с целью дальнейшего документирования.

 

Примечания:

􀂉 При проведении измерения полного сопротивления контура в функции блокировки срабатывания УЗО, срабатывания УЗО, как правило, не происходит. Однако срабатывание УЗО может произойти вследствие протекания тока утечки по РЕ-проводнику или в случае наличия емкостного соединения между фазным и защитным проводниками.

􀂉Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

 

7.2. Полное сопротивление линии и предполагаемый ток короткого замыкания

Полное сопротивление линии – это полное сопротивление токовой петли при возникновении короткого замыкания между фазным и нулевым проводниками в однофазной системе или между двумя фазными проводниками в трехфазной системе.

 

7.2.1Порядок проведения измерения полного сопротивления линии

Шаг 1. С помощью переключателя функций выберите функцию Линия.

Подключите измерительный кабель к прибору EurotestХЕ 2,5 кВ.

Шаг 2. Установите следующие параметры измерения:

􀂉 Тип предохранителя,

􀂉 Номинальный ток предохранителя,

􀂉 Время срабатывания предохранителя,

􀂉 Масштабный коэффициент IPSC

Шаг 3.Для измерения сопротивления линии фаза – фаза или фаза – нейтраль подключите прибор к испытываемому объекту согласно схеме соединений, приведенной на рисунке 2.

Рисунок 2: Подключение измерительного кабеля с вилкой или 3-проводного измерительного кабеля при измерении полного сопротивления линии

Шаг 4 Перед началом измерения проверьте отображаемые на дисплее предупреждения и оперативное напряжение / выходной монитор. Если измерение разрешено, нажмите кнопку TEST. После завершения измерения на дисплее отображаются результаты измерений и оценка результата

Отображаемые результаты:

Z ………….Полное сопротивление линии,

ISC ………..Предполагаемый ток короткого замыкания,

Lim ………Минимальный предел предполагаемого тока короткого

замыкания (если применяется).

Примечания:

􀂉 Минимальный предел тока короткого замыкания зависит от типа предохранителя, номинального тока и времени срабатывания предохранителя, а также от масштабного коэффициента IPSC.

􀂉 Указанная погрешность измеренных параметров действительна только тогда, когда сетевое напряжение стабильно во время измерений.

 8.Оформление результатов измерений.

Первичные записи рабочей тетради должны содержать следующие данные:

-дату измерений

-температуру,

-влажность и давление

-наименование, тип, заводской номер оборудования

-номинальные данные объекта испытаний

-результаты испытаний

-используемую схему

По данным испытаний и измерений производятся соответствующие расчёты и сравнения. Вычислив ток однофазного КЗ необходимо определить время срабатывания защитного аппарата по его время-токовой характеристике, и затем дать заключение о времени срабатывания выключателя и его соответствии требованиям ПУЭ. Пример работы с время- токовой характеристикой автоматического выключателя, выполненного в соответствии с ГОСТ Р 50345-99 представлен на рисунке 5. Определённый (измеренный, рассчитанный) ток однофазного КЗ откладывается на время-токовой характеристике в виде вертикальной прямой линии. Токи правее зоны срабатывания обеспечивает срабатывание автоматического выключателя со временем менее 0,4 с. Токи внутри зоны срабатывания обеспечивают отключение автоматического выключателя со временем менее 5 с. Таким образом считаем, что для обеспечения требуемого времени срабатывания автоматического выключателя в пределах менее 0,4 с, ток КЗ должен превышать 10Iн для автоматического выключателя с характеристикой типа С (работает электромагнитный расцепитель).

 

Рисунок 3. Работа с время-токовой характеристикой автоматического выключателя с характеристикой типа С

Если время срабатывания автоматического выключателя должно быть не более 5 с, то в этом случае считаем, что наиболее вероятно срабатывание обратнозависимого расцепителя, поэтому для определения зоны срабатывания необходимо пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой конкретного автоматического выключателя. На рисунке 5 индивидуальная время-токовая характеристика построена черной линией, принципы построения данной индивидуальной характеристики описаны в «Методике проведения испытаний автоматических выключателей и аппаратов управления напряжением 0,4кВ». При работе с время токовой характеристикой автоматических выключателей промышленного исполнения уставка электромагнитного расцепителя считается основой для определения времени срабатывания. Соответственно при величине однофазного тока КЗ, превышающем уставку электромагнитного расцепителя, считаем, что автоматический выключатель отключится за время меньше 0,4 с. Для определения тока однофазного КЗ при котором автоматический выключатель отключится с временем не более 5 с необходимо, как и в первом случае, пользоваться индивидуальной время-токовой характеристикой для конкретного автоматического выключателя. Цепи с применением УЗО в качестве дополнительных защитных устройств также необходимо проверять на соответствие полного сопротивления петли «фаза-нуль» и времени срабатывания защитных аппаратов, реагирующих на сверхток.

Проверка цепи петля фаза-нуль | Электролаборатория ТМ Энерго

Проверка Сопротивления петли фаза-нуль

Протокол отражает проверку автоматического отключения питания путем измерения тока однофазного короткого замыкания. Основной документ для сравнения результатов измерений – это ПУЭ п. 1.7.79 (7–е изд.), а также ГОСТ Р 50030.2-99 и ГОСТ Р 50345-99. Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки надежности срабатывания аппаратов защиты от сверхтоков при замыкании фазного проводника на открытые проводящие части.

Схема проверки цепи петля «фаза-нуль»

Проверка сопротивления петли фаза-нуль, надежности и быстроты отключения поврежденного участка сети состоит в следующем: Определяется ток короткого замыкания на корпус Iкз. Этот ток сопоставляется с расчетным током срабатывания защиты испытуемого участка сети. Если возможный в данном участке сети ток аварийного режима превышает ток срабатывания защиты с достаточной кратностью, надежность отключения считается обеспеченной. Ток короткого замыкания Iкз — это отношение номинального напряжения сети к полному сопротивлению петли «фаза-нуль». Iкз сравнивается с нормами ПТЭЭП.

Проверка цепи петля Фаза-нуль

Основной документ для сравнения результатов измерений – это ПУЭ п. 1.7.79 (7–е изд.), а также ГОСТ Р 50030.2-99 и ГОСТ Р 50345-99. Измерение сопротивления петли «фаза-нуль» и токов однофазных замыканий проводится с целью проверки надежности срабатывания аппаратов защиты от сверхтоков при замыкании фазного проводника на открытые проводящие части.

При коротком замыкании, в линии возникает мгновенное увеличение силы тока протекающего в цепи, это в свою очередь приводит к превращению электрической энергии в тепловую, которая способна нагреть жилы кабеля и в результате чего произойдет оплавление и возгорание изоляционной оболочки кабеля. Для защиты линии от короткого замыкания и защиты электрооборудования, подключенного к этой линии, устанавливается автоматический выключатель. Автоматические выключатели имеют тепловой и электромагнитный расцепители. Тепловой расцепитель предназначен для защиты электрооборудования от перегрузки по току и срабатывает при превышении номинального тока автоматического выключателя не более чем в 3 раза. Электромагнитный расцепитель срабатывает, если протекающий ток короткого замыкания аварийного режима превышает ток срабатывания автоматического выключателя с достаточной кратностью которая указывается в паспорте и на самом автоматическом выключателе. Таким образом предназначение автоматического выключателя – это защита от перегрузок и коротких замыканий.

Проверка надежности и быстроты отключения поврежденного участка сети состоит в следующем: Определяется ток короткого замыкания фазного проводника на корпус Iкз. Этот ток сопоставляется с расчетным током срабатывания защиты испытуемого участка сети. Если возможный в данном участке сети ток аварийного режима превышает ток срабатывания защиты с достаточной кратностью, надежность отключения считается обеспеченной. Ток короткого замыкания Iкз — это отношение номинального напряжения сети к полному сопротивлению петли «фаза-нуль». То есть измерение петли фаза-нуль показывает полное сопротивление всего участка цепи от точки измерения до нулевой точки источника питания при замыкании фазы на нуль.

Специалисты электролаборатории ООО «ТМ Энерго» тщательно подходят к проверке сопротивления петли фаза-нуль, т.к. это один из основных показателей который определяет защищенность линий, надежного срабатывания защиты и безопасность электроустановки. При измерении петли «фаза-нуль» измеренные токи короткого замыкания обязательно должны превышать токи срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей, тем самым обеспечивая надежную защиту линий. Если, например при коротком замыкании завышены номиналы автоматических выключателей по отношению к сечениям отходящих кабельных линий, тока короткого замыкания в линии может не хватить для срабатывания защиты или если даже номиналы автоматических выключателей не завышены по отношению к сечению проводников, но участок кабельной линии слишком длинный, то автоматический выключатель так же может не сработать или сработать за время большее, чем регламентированное, в таком случае может произойти оплавление проводов и возгорание в этой линии. Чтобы этого не допустить и нужно тщательно подходить к этому виду измерений.

Все измеренные значения токов короткого замыкания и сопротивления цепи «фаза-нуль» сравниваются с токами срабатывания электромагнитных расцепителей автоматических выключателей и заносятся в протокол проверки цепи петля «Фаза-нуль». В конце протокола дается заключение о соответствии измеренных результатов требованиям соответствующих нормативных документов.

Измерение и проверка петли фаза-нуль в Москве по доступной цене: замер полного сопротивления цепи кабеля 0

Что такое петля фаза-ноль

Данная цепь образуется, когда подключают Ф-проводник к 0 или к защитному проводу. Это приводит к возникновению замкнутого контура с особенным сопротивлением. На деле он зачастую включает намного больше элементов. Основная проблема, возникающая у пользователей, если не учесть перекошенные фазовые показатели по цепи – протечка тока. В связи с этим необходимо регулярно проверять все подстанции, которые работают на 1000 В и более и имеют нейтраль, напрямую подключенную к заземлителю.

Теоретически замер можно провести самостоятельно, но «домашние» испытания петли фаза-ноль отличаются тем, что:

  • практически невозможно учесть все рубильники, коммутаторы и прочие дополнительные включения, особенно на большом предприятии;
  • не происходит расчета аварий – важный аспект нашей профессиональной работы.

Поэтому рекомендуется применять проверенные аппараты, для этого следует обратиться в электролабораторию «Тествольт». У нас современное оборудование, которое постоянно испытывается на предмет соответствия всем нормам.

Для чего проводится тестирование и кому нужна услуга

Наша лаборатория предлагает производить расчет, замер и проверку полного сопротивления петли фаза-ноль и кабелей по доступным расценкам. Эти процедуры следует реализовывать в трех случаях:

  • При первичном запуске нового или отремонтированного оборудования.
  • Если в схеме произведена замена или добавлены другие детали.
  • При осмотре различных служб, контролирующих надежность эксплуатации сетей (пожарные инспекции, «Ростехнадзор»).
  • По требованию владельца используемой площади.

В процессе деятельности периодически возникают ограничивающие проблемы. Их факторы:

  • Утечки, связанные с электрическим сопротивлением на подстанции и техническими свойствами трансформатора.
  • Потери самого провода и линий.
  • Переходные электросопротивления дополнительных переключателей, защитных оборудований, автоматов.
  • Ток высокого напряжения, рассчитываемый путем деления значений по цепи на R.

Получаемые метрики считаются приближенными к точной информации, потому что во время работы показатели могут меняться, влияя на общий итоговый результат. Все проводимые измерения петли фаза-0 и другого оборудования нужны, чтобы вовремя принять меры по охране имеющейся техники и самих токоведущих элементов от перегрева и возможного возгорания.

Периодичность проведения проверок

Первое обслуживание является пусконаладочным, то есть применяется перед запуском, сразу после монтажа. Сроков здесь не предусмотрена, но нужно учесть, что чем раньше будут выявлены отклонения при монтаже (если они были допущены), тем быстрее можно требовать компенсации у компании, которая проводила электрификацию всего объекта. В обратном случае, если все с электроустановкой хорошо, полученное заключение послужит официальной бумагой, согласно которой можно проводить безопасный ввод в эксплуатацию прибора.

Если в последующем не произошло ситуации для скорого обращения в нашу электролабораторию, например, интерес обслуживающей фирмы или требования потребителя электричества, то плановая проверка обязана быть осуществлена не реже, чем 1 раз в 2 года при условии агрессивной среды, которой происходит использование.

Более подробную периодичность можно узнать, заказав консультацию нашего эксперта.

Какие приборы используют

Современное оборудование, которое постоянно проверяется на предмет технической исправности. Вся аппаратура – профессиональная. Если не хватает тех  измерительных сведений, которые можно провести на объекте, осуществляется тестирование в условиях электролаборатории. У каждой бригады в ходе измерения фазы-ноль имеется некоторые из популярных приборов:

  • М-417. Из плюсов – нет необходимости отключать источник питания, просто применять. Есть цифровой индикатор вместо стрелочек. Имеет небольшие габариты. Максимально допустимый показатель напряжения – до 380В.
  • MZC-300. Более современный аналог. Методика проверки – имитация короткого замыкания на линии. Берет менее обширные границы техники – до 250В. Есть индикаторы перегруженности и перегрева. Показывает результат за 0,3 секунды.
  • ИФН-200. Очень надежный, минимальная погрешность – не более 3% при разрешенных 5-10%. Широкий спектр напряжений, сеть может быть от 30 до 280 В. Удачное новшество – встроенная память, прибор записывает до 35 предыдущих параметров.

Проведение испытаний

При тестировании фазных и нулевых проводов наша лаборатория применяет определенные методы, обеспечивающие корректное считывание данных:

  1. Работа с отключением и подключением нагрузки в сети. Конечные результаты рассчитываются и сравниваются с нормативными документами.
  2. Воспроизведение режима короткого замыкания. Для этого производят присоединение прибора, искусственно создающего такие условия. Подобным образом выполняются измерения сопротивления петли фаза 0 и фаза-фаза, после которых осуществляется анализ полученных сведений о проводниках.
  3. Отключение напряжения и последующее применение трансформатора переменного тока, который выполняет соединение токоведущей жилы на корпус проверяемой электроустановки. Называют такие манипуляции методом амперметра-вольтметра, благодаря которому производятся вычисления требуемых параметров.

По окончании измерительных действий вся снятая информация фиксируется в протоколе. На его основе специалисты делают выводы по электрической системе и проверяют ее на согласование с нормативно-технической документацией.

Ниже более подробно приведем этапы наших работ.

Подготовительная стадия

На ней следует подготовить помещение, а именно избавить его от любых загрязнений и влажности. Прежде чем приступать к самой петле, проводят дополнительные предварительные испытания, например, проверка непрерывности и уровня сопротивлений защитных линий или тот же показатель между контуром заземления и корпусом.

Методика измерения

Самым простым и точным способом считается замер по падению напряжения в цепи. В электросеть включается элемент с высокой нагрузкой, подается. Можно проводить испытания. Подключенный прибор MZC-300 может измерять показания между фазовым проводом и:

  • нулевым;
  • РЕ;
  • защитой заземления.

Использованное оборудование должно привести к включению устройства защитного отключения. Но перед этим будут получены данные для последующих вычислений.

Соблюдение определенных условий цепи при расчете сопротивления петли фаза-нуль

У измерителя есть характерные особенности работы, это:

  • Нельзя проводить тестирование при напряжении выше 250В.
  • Если защитные или нулевые проводники оборваны, прозвучит звуковой сигнал, на экране появится знак «––».
  • При несоблюдении условий температурного равновесия, т.е при перегреве, прибор отключается автоматически и показывает символ «Т».
Выбор способа подключения

Есть несколько схем, характерных для разных проверок.

Классическое снятие показателей с петли С-N:

Между фазовым проводом и РЕ:

А вот чертеж, если есть защитное сопротивление:

Для проверки заземления корпуса:

Анализ результатов измерения и выводы

Данные записываются в книгу учета, анализируется состояние всей сети, в том числе в профилактических целях. По показаниям составляется отчет, в котором могут быть приняты меры по модернизации всей электросети или ряда ее составляющих или составлено заключение о том, что можно продолжать эксплуатировать изделие. Присутствуют такие варианты:

  • После определения надежности всей проводки и элементов сети, защитных аппаратов, резюмируется, что можно дальше проводить использование без вмешательств.
  • Поиск проблем с дальнейшими советами и рекомендациями по их замене, ремонте.
  • Определяются наиболее верные способы модернизации для улучшения работы и увеличения эффективности.

Форма протокола измерения

После всех процедур на месте и лабораторных вычислений, мы даем официальное заключение. Для этого протоколируем все данные по определенному формату. В таблицу заносятся сведения, касающиеся проверки – от даты и используемого прибора до результатов и вынесенной оценки. В заключение также дается итоговый отчет – можно или нет далее эксплуатировать сеть, если нельзя, то приводится перечень действий, необходимых для исправления ситуации. Напоминаем, что нужно проводить профилактические работы, которые помогают значительно увеличить общий срок оборудования.

Меры безопасности

Данные процедуры могут проводить только сотрудники электролаборатории, которые имеют специальные навыки и допуск. Наши бригады оснащены всеми инструментами и методами индивидуальной защиты.

Доверяйте выполнение необходимых испытаний нашим профессионалам, прошедшим специализированное обучение. У нас:

  • высококвалифицированные сотрудники;
  • быстрое исполнение заказов;
  • надежные, современные приборы;
  • предоставление официального отчета, необходимого для проверяющих инстанций;
  • многочисленные положительные отзывы от клиентов, среди которых «Евросеть», «Детский мир», «Промсвязьбанк», «РЖД» и другие;
  • приятные расценки: замер полного сопротивления петли фаза-нуль производится по скромной цене, которая зависит от величины электрической цепи.

Оформляйте заявку на услуги по указанным телефонам или онлайн, и мы оперативно приступим к работе!

Измерение полного сопротивления петли фаза-ноль

Измерение полного сопротивления цепи (петли) фаза-ноль является частью комплекса приемо-сдаточных и контрольных электроиспытаний при сдаче объектов в эксплуатацию и периодических проверках в рамках системы Планово-предупредительного ремонта. Требования проведения проверки сопротивления цепи фаза-ноль в Москве и Московской области исходят, как правило, от органов Госпожнадзора и Ростехнадзора РФ, либо, от сетевых и эксплуатирующих организаций в рамках выполнения ими текущих Норм и Правил по составу ПУЭ, ПТЭЭП и системы ППР.

В отношении жилых квартир и индивидуальных жилых домов характерны только разовые замеры (при сдаче в эксплуатацию), в отношении коммерческих нежилых помещений и прочих электроустановок - приемо-сдаточные и периодические.

Базовое предложение на измерение сопротивления петли фаза-ноль

Базовое (типовое) предложение на измерения сопротивления петли фаза-ноль подходит для всех видов жилых и общественных зданий (помещений), равно как и любых других электроустановок напряжением 0,4 кВ. По результатам замеров оформляется Протокол проверки полного сопротивления цепи фаза ноль в соответствии с текущими Нормами ПТЭЭП.

Замер полного сопротивления цепи фаза-ноль

Описание: Проведение замеров полного сопротивления цепи фаза-ноль токоприемников электроустановки помещения площадью до 100м2 и до 20-ти отходящих линий в соответствии с Нормами ПТЭЭП с составлением Протокола проверки

Примечание: По результатам замеров составляется Протокол проверки согласования параметров цепи "фаза-нуль" с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников, форма по ГОСТ Р 50571.16-99

Стоимость: 3000 RUB

Условия оплаты: наличными, по факту завершения работ

Цели проведения измерений петли фаза-ноль

Защита от возгорания электропроводки

Для того, что бы при коротком замыкании в электропроводке дело не дошло до пожара, в электроцепи устанавливают автоматические выключатели, каковые мы и имеем возможность видеть, например, в квартирном щитке. При протекании тока короткого замыкания, который в сотни раз больше нормального, они практически мгновенно (сотые доли секунды) отключаются.

За столь малый промежуток времени ничего "нагреться и загореться" просто не успевает

Исправный автомат срабатывает при токе в 5-10 раз больше номинального, т.е., если на нем имеется маркировка C16, то мгновенное отключение гарантированно произойдет при токе в 160А, а если C63, то 630А. В случае не достижения током короткого замыкания порога срабатывания автоматического выключателя, он не отключится не мгновенно, а по условиям токовой перегрузки (5-30 секунд), что, безусловно, достаточно для возгорания соприкасающихся с электропроводником поверхностей.

Для обеспечения противопожарной безопасности необходимо, чтобы автоматические выключатели не только были исправны, но и чтобы ток при короткого замыкания был достаточен для мгновенного срабатывания. Проверить фактический ток КЗ можно только непосредственно измерив прибором, который в просторечии называется "петлеометром" (официально - "гармонический микроомметр").

Защита от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях

По измеренной величине тока однофазного короткого замыкания определяют время автоматического срабатывания защитного аппарата. Это время срабатывания должнобыть в пределах Требований ПУЭ (п.1.7.79) по защите от поражения электрическим током при косвенных прикосновениях путем автоматического отключения питания.

Оформление результатов измерений

По результатам измерений оформляется "Протокол проверки согласования параметров цепи "фаза-нуль" с характеристиками аппаратов защиты и непрерывности защитных проводников" по ГОСТ Р 50571.16-99.

Типовой пример Протокола проверки сопротивления цепи фаза-ноль (электроустановка квартиры)

Некоторые пояснения к форме Протокола проверки цепи фаза-ноль

В "стародавние времена", лет 50 назад, измерять ток короткого замыкания непосредственно не умели, зато можно было померить сопротивление всего участка электросети, в буквальном смысле, от подстанции прямо до розетки. Муторно, конечно, но вопрос защиты от возгорания настолько важен, что никуда не денешься. С тех времен нам и досталось название "измерение сопротивления петли фаза-ноль", потому как сначала измеряли сопротивление, а затем по нему вычисляли так важный нам ток короткого замыкания.

Современные приборы способны измерять ток короткого замыкания непосредственно и тут же выдавать результат в виде конкретной величины тока в конкретном месте электросети, так, как если бы там короткое замыкание уже произошло. Сравнив полученную цифру с номиналом установленного в цепи автоматического выключателя, делают вывод о соблюдении условий срабатывания защиты от сверхтока.

Методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль • Energy-Systems

Стандартная методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль

Для оп

ределения величины данного показателя используется комплекс испытаний, в ходе которого проводится несколько замеров. В частности, методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль предполагает снятие показателя на проводе, автоматическом выключателе, а также на прочих элементах, входящих в цепь данной установки. Путем суммирования всех показателей получается конечный показатель, который должен пройти дополнительную корректировку.

Когда анализируется, к примеру, электроснабжение офиса, необходимо учитывать перепады температуры и приводить все показатели к уровню 20 градусов. Затем полученная сумма сравнивается с нормативным значением – если она не превышает его, эксплуатация установки допускается.

Короткое замыкание в методике проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль

Получив данный показатель, специалист должен также осуществить проверку правильности подбора защитного оборудования. В частности, методика проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль предполагает расчет тока короткого замыкания. Для этого величину фазного напряжения – фиксированную или среднюю, необходимо разделить на сопротивление петли, в результате чего и будет найден искомый ток. Стоит отметить, что при наличии нескольких элементов в цепи стоит определять полное сопротивление по указанному выше способу – то есть с учетом суммирования данных всех приборов и участков.

Как и протокол проверки целостности жил кабеля, данное исследование позволяет получить сведения о безопасности системы – в частности, оно показывает, смогут ли вовремя сработать защитные приспособления, представленные автоматическими расцепителями. Стандартная методика проведения измерения сопротивления петли фаза нуль предполагает также сопоставление показателя с номиналом автомата. При необходимости он должен быть заменен, чтобы обеспечить моментальное отключение установки при возникновении коротких замыканий в цепи.

Как обеспечить правильное соблюдение методики проведения измерения сопротивления петли фаза-нуль?

Если вы хотите, чтобы все работы были выполнены с максимальной точностью и предоставлением полученных показателей в минимальные сроки, вам стоит обратиться к специалистам нашего предприятия. Они предоставят необходимые разъяснения относительно работы с установкой, а также предоставления официальных документов. Кроме того, сотрудники лаборатории проведут измерение с учетом требований техники безопасность, что позволит исключить нанесение вреда установке.

Наличие у компании допуска СРО означает, что ваш объект будет находиться под надежной юридической защитой. Оформленные документы имеют полную силу, что позволяет предоставлять их контролирующим органам – например, пожарной инспекции и эксплуатационным службам. Мы используем только утвержденную методику измерений, схема которой отображена на  рисунке.

Пример технического отчета

Назад

1из27

Вперед

Ниже вы можете воспользоваться онлайн-калькулятором для расчёта стоимости услуг электролаборатории.

Онлайн расчет стоимости проектирования

Использование счетчиков для поиска и устранения неисправностей - базовое управление двигателем

Вольтметр предназначен для использования в цепи под напряжением. При работе с цепями под напряжением следует соблюдать все меры безопасности и требования к средствам индивидуальной защиты.

Вольтметр - это, по сути, очень высокое значение сопротивления . Когда выводы вольтметра подключены к двум точкам в цепи, это высокое значение сопротивления соединено параллельно с этой точкой и, в соответствии с Закона Кирхгофа о напряжении, испытывает такое же значение , напряжение .Измеряя силу тока, протекающего через внутреннее сопротивление измерителя, он может рассчитать значение напряжения.

Вольтметры обычно показывают ноль вольт при измерении между точками равного потенциала. Замкнутые переключатели и подключенные провода являются примерами компонентов, которые под напряжением имеют равный потенциал.

Вольтметры обычно считывают линейное напряжение при измерении между точками с разным потенциалом. В цепи управления это линейное напряжение. В цепи питания это межфазное напряжение, которое отличается от их межфазного напряжения.

Разомкнутые переключатели и контакты являются примерами компонентов, на которых вольтметр будет измерять линейное напряжение.

Когда ток течет по цепи, напряжение падает пропорционально сопротивлению устройства, через которое он протекает. Поскольку замкнутые переключатели и контакты имеют почти нулевое сопротивление, на них не будет измеряться падение напряжения. В каждой ветви схемы управления должна быть только одна нагрузка для ограничения тока, и на этом устройстве будет падать линейное напряжение во время работы схемы.Катушки пускателей двигателей , реле управления и реле таймера являются примерами нагрузок, на которые при подаче напряжения падает полное линейное напряжение. Контрольные лампы - еще один пример резистивных нагрузок, которые могут испытывать полное линейное напряжение.

Сначала отключить цепь от источника питания! Перед использованием омметра в цепи используйте вольтметр, чтобы убедиться, что питание отключено и существует нулевая разность потенциалов между двумя точками, которые вы хотите измерить.

Омметр работает за счет использования внутреннего источника напряжения, который пропускает через его провода небольшой постоянный ток. Измеряя значение тока, он может отображать рассчитанное значение омического сопротивления. Поскольку он имеет внутренний источник напряжения, омметры нельзя подключать к цепям под напряжением, поскольку они могут вызвать повреждение оборудования или травму оператора.

При использовании омметра в цепи управления можно получить три типичных значения:

  1. Ом, близкий к нулю: Это означает, что выводы омметра подключены к двум точкам, которые являются электрически общими .Две клеммы замкнутого переключателя или контакта дадут показание омметра, близкое к нулю Ом .
  2. Ом от очень высокого до бесконечного: Разрыв в цепи приведет к протеканию нулевого тока и, следовательно, будет считаться бесконечным. Клеммы разомкнутых переключателей и контактов будут давать очень высокие омические значения.
  3. Некоторые омы: Омметр, измеряющий нагрузку, например, контрольную лампу, покажет очень высокое (приблизительно мегаом), но не бесконечное значение Ом.Это один из способов убедиться, что контрольная лампа находится в хорошем рабочем состоянии. Клеммы катушки должны иметь целостность и низкое (примерно от десятков до сотен Ом), но не нулевое значение сопротивления. Если катушка закорочена и показывает нулевое сопротивление, ее необходимо заменить.

При использовании омметра для проверки предохранителей сначала убедитесь, что они удалены из цепи. Если предохранитель в хорошем состоянии, он должен показывать сопротивление, близкое к нулю. Если предохранитель перегорел из-за неисправности, он должен вести себя как разомкнутый и давать бесконечное значение сопротивления.

Измерение сопротивления и измерение низкого сопротивления

Как измерить сопротивление с помощью аналогового тестера

На рисунке показана схема измерения сопротивления аналогового тестера.

Перед измерением сопротивления Rx замкните измерительные провода и выполните настройку нуля. Этот шаг служит для корректировки значения внутреннего сопротивления тестера.

Если в цепи Rx присутствует какое-либо напряжение, это приведет к короткому замыканию, поэтому обязательно проверьте.

Аналоговый тестер определяет значения сопротивления по изменению амперметра A при подключении к сопротивлению Rx.


Двухполюсное измерение с помощью цифрового тестера и четырехполюсное измерение с помощью измерителя сопротивления

Большинство цифровых тестеров измеряют сопротивление с помощью двух выводов. Они используют вольтметр для определения значения сопротивления R0 при подаче постоянного тока на объект измерения, и результирующее показание включает сопротивление проводки r1 и r2.Чтобы уменьшить влияние сопротивления проводки на измеряемые значения, необходимо выполнить настройку нуля путем замыкания измерительных проводов перед измерением сопротивления R0.

Однако этот метод не может устранить влияние контактного сопротивления между измерительными проводами и объектом измерения. Кроме того, он не может дать точных показаний, если сопротивление R0 невелико.

При четырехконтактном измерении цепь, в которой подается постоянный ток, и цепь, которая включает в себя вольтметр, независимы до обоих концов объекта измерения.Если установка нуля выполняется путем правильного закорачивания четырех измерительных проводов, можно не только исключить влияние контактного сопротивления, но и игнорировать влияние значений сопротивления проводов от r1 до r4.

Только некоторые продукты Hioki, включая некоторые настольные цифровые мультиметры и измерители сопротивления, используют четырехконтактное измерение для измерения сопротивления постоянному току.

Почему важна температурная коррекция при использовании измерителя сопротивления?

Сопротивление всех объектов зависит от температуры.Поскольку все объекты, измеряемые с помощью измерителя сопротивления, не обязательно будут иметь одинаковую температуру, необходимо исключить влияние температуры, чтобы обеспечить последовательное тестирование.

Функция коррекции температуры измерителя сопротивления используется для вычисления разницы между значением температуры t, полученным с датчика температуры, подключенного к прибору, и эталонной температурой t0. Затем он применяет поправку к измеренному значению сопротивления и выдает результат с температурной компенсацией, отражающий истинное значение.

Для использования этой функции необходимо настроить измеритель сопротивления с температурным коэффициентом.

В случае отожженной медной проволоки используется коэффициент 0,00393 / ° C. (Это стандартное значение, используемое измерителями сопротивления Hioki.)

Дополнительную информацию о температурных коэффициентах для различных материалов см. В руководстве пользователя, прилагаемом к измерителю сопротивления Hioki.


Как измерить сопротивление проводов с помощью измерителя сопротивления

Поскольку сопротивление проводов зависит от их длины, для выражения сопротивления проводов используется единица, известная как сопротивление проводника (Ом / м).

Кабели 24 AWG (0,2 кв.), Используемые для передачи слабых электрических сигналов в распределительных панелях, имеют сопротивление проводника 0,09 Ом / м, а силовые кабели 6 AWG (14 кв. кв. провода имеют сопротивление жилы 0,00013 Ом / м.

Если S представляет площадь (м2), длину L (м) и удельное сопротивление ρ (ρ ・ м) на рисунке, то общее значение сопротивления провода определяется как R = ρ × L / S.


КОРРЕКЦИЯ КОЭФФИЦИЕНТА МОЩНОСТИ

- Прикладное промышленное электричество

Рассмотрим схему для однофазной системы питания переменного тока, в которой источник переменного напряжения 120 В, 60 Гц подает питание на резистивную нагрузку: (рисунок ниже)

Источник переменного тока управляет чисто резистивной нагрузкой.

[латекс] Z = 60 + j0 \ Omega \ textbf {или} 60 \ Omega \ angle \ text {0 °} [/ latex]

[латекс] \ begin {align} I & = \ frac {E} {Z} \\ & = \ frac {120V} {60Ω} \\ & = \ mathbf {2A} \ end {align} [/ latex]

В этом примере ток нагрузки будет 2 ампера, среднеквадратичное значение. Мощность, рассеиваемая на нагрузке, составит 240 Вт. Поскольку эта нагрузка является чисто резистивной (без реактивного сопротивления), ток находится в фазе с напряжением, и расчеты выглядят аналогично расчетам в эквивалентной цепи постоянного тока.Если бы мы построили кривые напряжения, тока и мощности для этой схемы, это выглядело бы так, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 7.1 Ток синфазен с напряжением в резистивной цепи.

Обратите внимание, что форма сигнала мощности всегда положительная, а не отрицательная для этой резистивной цепи. Это означает, что мощность всегда рассеивается резистивной нагрузкой и никогда не возвращается к источнику, как это происходит с реактивной нагрузкой. Если бы источником был механический генератор, для вращения вала потребовалось бы 240 Вт механической энергии (около 1/3 лошадиных сил).

Также обратите внимание, что форма сигнала мощности не соответствует частоте напряжения или тока! Скорее, его частота составляет удвоить частоты формы волны напряжения или тока. Эта другая частота запрещает выражение мощности в цепи переменного тока с использованием тех же сложных (прямоугольных или полярных) обозначений, которые используются для напряжения, тока и импеданса, потому что эта форма математического символизма подразумевает неизменные фазовые отношения. Когда частоты не совпадают, фазовые отношения постоянно меняются.

Как ни странно это может показаться, лучший способ продолжить вычисления мощности переменного тока - это использовать скалярную нотацию и обрабатывать любые соответствующие фазовые отношения с помощью тригонометрии.

Цепь переменного тока с чисто реактивной нагрузкой

Для сравнения рассмотрим простую цепь переменного тока с чисто реактивной нагрузкой на рисунке ниже.

Цепь переменного тока с чисто реактивной (индуктивной) нагрузкой.

[латекс] X_L = 60,319 \ Omega [/ латекс]

[латекс] Z = 0 + j60.319 \ Omega \ text {или} 60,319 Ом \ angle \ text {90 °} [/ латекс]

[латекс] \ begin {align} I & = \ frac {E} {Z} \\ & = \ frac {120V} {60.319 \ Omega} \\ & \ mathbf {= 1.989A} \ end {align} [ / латекс]

Рисунок 7.2 Мощность не рассеивается в чисто реактивной нагрузке. Хотя он попеременно поглощается источником и возвращается обратно.

Обратите внимание, что мощность одинаково чередуется между положительными и отрицательными циклами. (Рисунок выше) Это означает, что мощность поочередно поглощается и возвращается к источнику.Если бы источником был механический генератор, для вращения вала не потребовалось бы (практически) никакой полезной механической энергии, поскольку нагрузка не использовалась бы. Вал генератора можно было бы легко вращать, а катушка индуктивности не нагревалась бы, как резистор.

Цепь переменного тока с резистивной и чисто реактивной нагрузкой

Теперь давайте рассмотрим цепь переменного тока с нагрузкой, состоящей из индуктивности и сопротивления, как показано на рисунке ниже.

цепь с реактивным сопротивлением и сопротивлением.

[латекс] X_L = 60,319 \ Omega [/ латекс]

[латекс] Z_L = 0 + j60.319 \ Omega [/ latex] или [латекс] 60.319 \ Omega \ угол 90 ° [/ латекс]

[латекс] Z_R = 60 + j0 \ Omega [/ латекс] или [латекс] 60 \ Omega \ угол 0 ° [/ латекс]

[латекс] Z _ {\ text {total}} = 60+ j60.319 \ Omega [/ latex] или [латекс] 85.078 \ Omega \ angle 45.152 ° [/ latex]

[латекс] \ text {I} = \ frac {E} {Z _ {\ text {total}}} = \ frac {120V} {85.078 \ Omega} = \ mathbf {1.410A} [/ латекс]

При частоте 60 Гц индуктивность 160 миллигенри дает нам 60.319 Ом индуктивного сопротивления. Это реактивное сопротивление в сочетании с сопротивлением 60 Ом образует полное сопротивление нагрузки 60 + j60,319 Ом, или 85,078 Ом 45,152 o . Если нас не интересуют фазовые углы (чего мы еще не достигли), мы можем рассчитать ток в цепи, взяв полярную величину источника напряжения (120 вольт) и разделив ее на полярную величину импеданса. (85,078 Ом). При напряжении источника питания 120 вольт RMS ток нагрузки составляет 1,410 ампер. Это цифра, которую покажет амперметр RMS, если он подключен последовательно с резистором и катушкой индуктивности.

Мы уже знаем, что реактивные компоненты рассеивают нулевую мощность, поскольку они в равной степени поглощают мощность и возвращают мощность в остальную часть схемы. Следовательно, любое индуктивное реактивное сопротивление в этой нагрузке также будет рассеивать нулевую мощность. Единственное, что здесь остается для рассеивания мощности, - это резистивная часть импеданса нагрузки. Если мы посмотрим на график формы волны напряжения, тока и полной мощности для этой схемы, мы увидим, как эта комбинация работает на рисунке ниже.

Рисунок 7.3 Комбинированная резистивная / реактивная цепь рассеивает больше мощности, чем возвращается к источнику.Реактивное сопротивление не рассеивает мощность; хотя резистор делает.

Как и в любой реактивной цепи, мощность с течением времени чередуется между положительными и отрицательными мгновенными значениями. В чисто реактивной схеме чередование положительной и отрицательной мощности делится поровну, в результате чего рассеиваемая полезная мощность равна нулю. Однако в схемах со смешанным сопротивлением и реактивным сопротивлением, подобных этой, форма волны мощности по-прежнему будет чередоваться между положительной и отрицательной, но количество положительной мощности будет превышать количество отрицательной мощности.Другими словами, комбинированная индуктивная / резистивная нагрузка потребляет больше энергии, чем возвращается к источнику.

Глядя на график формы волны для мощности, должно быть очевидно, что волна проводит больше времени на положительной стороне центральной линии, чем на отрицательной, что указывает на то, что нагрузка потребляет больше мощности, чем возвращается в цепь. То небольшое возвращение мощности происходит из-за реактивного сопротивления; дисбаланс положительной и отрицательной мощности происходит из-за сопротивления, поскольку она рассеивает энергию за пределами цепи (обычно в виде тепла).Если бы источником был механический генератор, количество механической энергии, необходимое для вращения вала, было бы суммой мощности, усредненной между положительным и отрицательным циклами мощности.

Математическое представление мощности в цепи переменного тока является сложной задачей, потому что волна мощности не имеет той же частоты, что и напряжение или ток. Кроме того, фазовый угол для мощности означает нечто совершенно иное, чем фазовый угол для напряжения или тока. В то время как угол для напряжения или тока представляет собой относительный сдвиг по времени между двумя волнами, фазовый угол для мощности представляет собой отношение между рассеиваемой мощностью и возвращаемой мощностью.Из-за того, что мощность переменного тока отличается от напряжения или тока переменного тока, на самом деле легче получить цифры для мощности, вычисляя с помощью скаляра величины напряжения, тока, сопротивления и реактивного сопротивления, чем пытаться получить их из вектор или комплексные величины напряжения, тока и импеданса, с которыми мы работали до сих пор.

  • В чисто резистивной цепи вся мощность схемы рассеивается резисторами.Напряжение и ток синфазны.
  • В чисто реактивной цепи мощность не рассеивается нагрузкой (ами). Напротив, мощность поочередно поглощается и возвращается к источнику переменного тока. Напряжение и ток сдвинуты по фазе на 90 °.
  • В цепи, состоящей из смешанного сопротивления и реактивного сопротивления, мощность, рассеиваемая нагрузкой (ами), будет больше, чем возвращаемая, но некоторая мощность определенно будет рассеиваться, а некоторая будет просто поглощаться и возвращаться.Напряжение и ток в такой цепи будут сдвинуты по фазе на величину где-то между 0 ° и 90 °.

Реактивная мощность

Мы знаем, что реактивные нагрузки, такие как катушки индуктивности и конденсаторы, рассеивают нулевую мощность, но тот факт, что они падают напряжение и потребляют ток, создает обманчивое впечатление, что они на самом деле рассеивают мощность. Эта «фантомная мощность» называется реактивной мощностью и измеряется в единицах, называемых вольт-ампер-реактивная мощность (ВАР), а не в ваттах.Математическим обозначением реактивной мощности является (к сожалению) заглавная буква Q.

.

Истинная сила

Фактическая мощность, используемая или рассеиваемая в цепи, называется истинной мощностью и измеряется в ваттах (как всегда, обозначается заглавной буквой P).

Полная мощность

Комбинация реактивной мощности и истинной мощности называется кажущейся мощностью , и она является произведением напряжения и тока цепи без учета фазового угла.Полная мощность измеряется в единицах вольт-ампер (ВА) и обозначается заглавной буквой S.

Расчет реактивной, истинной или полной мощности

Как правило, истинная мощность является функцией рассеивающих элементов схемы, обычно сопротивления (R). Реактивная мощность зависит от реактивного сопротивления цепи (X). Полная мощность - это функция полного сопротивления цепи (Z). Поскольку для расчета мощности мы имеем дело со скалярными величинами, любые комплексные начальные величины, такие как напряжение, ток и импеданс, должны быть представлены их полярными величинами , а не действительными или мнимыми прямоугольными составляющими.Например, если я вычисляю истинную мощность по току и сопротивлению, я должен использовать полярную величину для тока, а не просто «реальную» или «мнимую» часть тока. Если я рассчитываю полную мощность по напряжению и импедансу, обе эти ранее комплексные величины должны быть уменьшены до их полярных величин для скалярной арифметики.

Уравнения, использующие скалярные величины

Существует несколько уравнений мощности, связывающих три типа мощности с сопротивлением, реактивным сопротивлением и импедансом (все с использованием скалярных величин):

Истинная мощность

[латекс] \ begin {align} \ tag {7.2} {Z} \ end {align} [/ latex]

Измеряется в единицах Вольт-Ампер (ВА)

Обратите внимание, что существует два уравнения для расчета истинной и реактивной мощности. Для расчета полной мощности доступны три уравнения, P = IE подходит только для , для этой цели. Изучите следующие схемы и посмотрите, как эти три типа мощности взаимосвязаны: чисто резистивная нагрузка, чисто реактивная нагрузка и резистивная / реактивная нагрузка.2Z = 169,256ВА [/ латекс]

Истинная мощность, реактивная мощность и полная мощность для резистивной / реактивной нагрузки.

Треугольник власти

Эти три типа мощности - истинная, реактивная и полная - связаны друг с другом в тригонометрической форме. Мы называем это треугольником мощности : (рисунок ниже).

Рисунок 7.4 Треугольник мощности, связывающий кажущуюся мощность с реальной и реактивной мощностью.

Используя законы тригонометрии, мы можем найти длину любой стороны (количество любого типа мощности), учитывая длины двух других сторон или длину одной стороны и угол.

  • Мощность, рассеиваемая нагрузкой, обозначается как истинная мощность . Истинная мощность обозначается буквой P и измеряется в ваттах (Вт).
  • Мощность, просто поглощаемая и возвращаемая нагрузкой из-за ее реактивных свойств, обозначается как реактивной мощности . Реактивная мощность обозначается буквой Q и измеряется в вольт-амперных реактивных единицах (ВАР).
  • Полная мощность в цепи переменного тока, как рассеиваемая, так и поглощенная / возвращаемая, обозначается как полная мощность .Полная мощность обозначается буквой S и измеряется в вольт-амперах (ВА).
  • Эти три типа мощности тригонометрически связаны друг с другом. В прямоугольном треугольнике P = смежная длина, Q = противоположная длина и S = ​​длина гипотенузы. Противоположный угол равен фазовому углу импеданса цепи (Z).

Как упоминалось ранее, угол этого «треугольника мощности» графически показывает соотношение между количеством рассеиваемой (или потребляемой ) мощности и количеством потребляемой / возвращаемой мощности.Кроме того, это тот же угол, что и импеданс цепи в полярной форме. Выраженное в виде дроби, это соотношение между истинной мощностью и полной мощностью называется коэффициентом мощности для этой схемы. Поскольку истинная мощность и полная мощность образуют смежные стороны прямоугольного треугольника и стороны гипотенузы, соответственно, коэффициент мощности также равен косинусу этого фазового угла. Используя значения из схемы последнего примера:

Коэффициент мощности

[латекс] \ tag {7.4} PF = \ frac {P} {S} = \ frac {IECosθ} {IE} = Cosθ [/ латекс]

[латекс] Коэффициент мощности = \ frac {119,365 Вт} {169,256 ВА} [/ латекс]

[латекс] Коэффициент мощности = 0,705 [/ латекс]

[латекс] \ mathbf {Cos 45,152 ° = 0,705} [/ латекс]

Следует отметить, что коэффициент мощности, как и все измерения коэффициента мощности, является безразмерной величиной .

Значения коэффициента мощности

Для чисто резистивной схемы коэффициент мощности равен 1 (идеальный), потому что реактивная мощность равна нулю.Здесь треугольник мощности будет выглядеть как горизонтальная линия, потому что противоположная сторона (реактивная мощность) будет иметь нулевую длину.

Для чисто индуктивной цепи коэффициент мощности равен нулю, потому что истинная мощность равна нулю. Здесь треугольник мощности будет выглядеть как вертикальная линия, потому что прилегающая сторона (истинная мощность) будет иметь нулевую длину.

То же самое можно сказать и о чисто емкостной цепи. Если в цепи нет диссипативных (резистивных) компонентов, то истинная мощность должна быть равна нулю, что делает любую мощность в цепи чисто реактивной.Треугольник мощности для чисто емкостной цепи снова будет вертикальной линией (направленной вниз, а не вверх, как это было для чисто индуктивной цепи).

Важность коэффициента мощности

Коэффициент мощности

может быть важным аспектом, который следует учитывать в цепи переменного тока, поскольку любой коэффициент мощности меньше 1 означает, что проводка схемы должна пропускать больший ток, чем это было бы необходимо при нулевом реактивном сопротивлении в цепи для обеспечения того же количества ( true) мощность резистивной нагрузки.Если бы наша последняя примерная схема была чисто резистивной, мы могли бы подавать на нагрузку полную мощность 169,256 Вт при том же токе 1,410 А, а не просто 119,365 Вт, которые она в настоящее время рассеивает с тем же количеством тока. Низкий коэффициент мощности приводит к неэффективной системе подачи энергии.

Низкий коэффициент мощности

Низкий коэффициент мощности можно исправить, как это ни парадоксально, добавив в схему еще одну нагрузку, потребляющую равную и противоположную величину реактивной мощности, чтобы нейтрализовать влияние индуктивного реактивного сопротивления нагрузки.Индуктивное реактивное сопротивление можно нейтрализовать только емкостным реактивным сопротивлением, поэтому мы должны добавить конденсатор параллельно нашей примерной схеме в качестве дополнительной нагрузки. Эффект от этих двух противоположных реактивных сопротивлений, включенных параллельно, заключается в том, чтобы довести полное сопротивление цепи до ее полного сопротивления (чтобы фазовый угол импеданса был равен нулю или, по крайней мере, ближе к нему).

Поскольку мы знаем, что (нескорректированная) реактивная мощность составляет 119,998 ВАР (индуктивная), нам необходимо рассчитать правильный размер конденсатора, чтобы получить такое же количество (емкостной) реактивной мощности.2} {119.998VAR} [/ латекс]

[латекс] X = 120,002 Ом [/ латекс]

[латекс] X_C = \ frac {1} {2πfC} [/ латекс]

Решение для C:

[латекс] C = \ frac {1} {2πfX_C} [/ латекс]

[латекс] C = \ frac {1} {2π (60 Гц) (120,002 Ом} [/ латекс]

[латекс] C = 22,105 мкФ [/ латекс]

Давайте возьмем округленное значение емкости конденсатора 22 мкФ и посмотрим, что произойдет с нашей схемой: (рисунок ниже)

[латекс] Z _ {\ text {total}} = Z_C // (Z_L - Z_R) [/ латекс]

[латекс] Z _ {\ text {total}} = (120.2Z = 119,366ВА [/ латекс]

Коэффициент мощности схемы в целом был существенно улучшен. Основной ток был уменьшен с 1,41 ампера до 994,7 миллиампера, в то время как мощность, рассеиваемая на нагрузочном резисторе, осталась неизменной и составила 119,365 Вт. Коэффициент мощности намного ближе к 1:

.

[латекс] PF = \ frac {P} {S} [/ латекс]

[латекс] PF = \ frac {119.365W} {119.366VA} [/ латекс]

[латекс] PF = 0,9999887 [/ латекс]

[латекс] \ text {Импендансный (полярный) угол} = 0.272 ° [/ латекс]

Поскольку угол импеданса по-прежнему является положительным числом, мы знаем, что схема в целом по-прежнему является более индуктивной, чем емкостной. Если бы наши усилия по коррекции коэффициента мощности были точно намечены, мы бы достигли угла импеданса, равного точно нулю, или чисто резистивного. Если бы мы добавили слишком большой конденсатор параллельно, мы бы получили отрицательный угол импеданса, что указывало на то, что цепь была более емкостной, чем индуктивной.

Следует отметить, что слишком большая емкость в цепи переменного тока приведет к низкому коэффициенту мощности, а также к слишком большой индуктивности.Вы должны быть осторожны, чтобы не чрезмерно скорректировать при добавлении емкости в цепь переменного тока. Вы также должны быть очень осторожны, , , чтобы использовать подходящие конденсаторы для работы (рассчитанные на соответствующие напряжения в энергосистеме и случайные скачки напряжения от ударов молнии, для непрерывной работы переменного тока и способные выдерживать ожидаемые уровни тока).

Если схема является преимущественно индуктивной, мы говорим, что ее коэффициент мощности равен , отстает от (потому что волна тока для схемы отстает от волны приложенного напряжения).И наоборот, если схема преимущественно емкостная, мы говорим, что ее коэффициент мощности составляет перед . Таким образом, в нашем примере схема была запущена с коэффициентом мощности 0,705 с запаздыванием и была скорректирована до коэффициента мощности с запаздыванием 0,999.

Низкий коэффициент мощности в цепи переменного тока может быть «скорректирован» или восстановлен до значения, близкого к 1, путем добавления параллельного реактивного сопротивления, противоположного влиянию реактивного сопротивления нагрузки. Если реактивное сопротивление нагрузки является индуктивным по своей природе (что почти всегда будет), параллельная емкость - это то, что необходимо для корректировки низкого коэффициента мощности.

Когда возникает необходимость исправить низкий коэффициент мощности в системе питания переменного тока, вы, вероятно, не сможете позволить себе знать точную индуктивность нагрузки в генри, чтобы использовать ее для своих расчетов. Возможно, вам повезло иметь прибор, называемый измерителем коэффициента мощности, который сообщит вам, каков коэффициент мощности (число от 0 до 1) и полную мощность (которую можно вычислить, сняв показания вольтметра в вольтах и ​​умножив их на показание амперметра в амперах). В менее благоприятных обстоятельствах вам, возможно, придется использовать осциллограф для сравнения форм сигналов напряжения и тока, измерения фазового сдвига в градусах и вычисления коэффициента мощности по косинусу этого фазового сдвига.Скорее всего, у вас будет доступ к ваттметру для измерения истинной мощности, показания которого вы можете сравнить с расчетом полной мощности (умножением общего напряжения на измерения общего тока). По значениям истинной и полной мощности вы можете определить реактивную мощность и коэффициент мощности.

Давайте рассмотрим пример задачи, чтобы увидеть, как это работает: (Рисунок ниже)

Как рассчитать полную мощность в кВА

Во-первых, нам нужно рассчитать полную мощность в кВА.Мы можем сделать это, умножив напряжение нагрузки на ток нагрузки:

[латекс] S = IE [/ латекс]

[латекс] S = (9,615A) (240 В) [/ латекс]

[латекс] S = 2,308 кВА [/ латекс]

Как мы видим, 2,308 кВА - это намного больше, чем 1,5 кВт, что говорит нам о том, что коэффициент мощности в этой схеме довольно низкий (существенно меньше 1). Теперь рассчитаем коэффициент мощности этой нагрузки, разделив истинную мощность на полную:

[латекс] PF = \ frac {P} {S} [/ латекс]

[латекс] PF = \ frac {1.5кВт} {2,308кВА} [/ латекс]

[латекс] PF = 0,65 [/ латекс]

Используя это значение для коэффициента мощности, мы можем нарисовать треугольник мощности и по нему определить реактивную мощность этой нагрузки: (Рисунок ниже) Реактивная мощность может быть рассчитана на основе истинной мощности и полной мощности. 2} {1.754kVAR} [/ латекс]

[латекс] X = 32,845 Ом [/ латекс]

[латекс] X_C = \ frac {1} {2πfC} [/ латекс]

Решение для C:

[латекс] C = \ frac {1} {2πfX_C} [/ латекс]

[латекс] C = \ frac {1} {2π (60 Гц) (32,845 Ом} [/ латекс]

[латекс] C = 80,761 мкФ [/ латекс]

Округляя этот ответ до 80 мкФ, мы можем поместить конденсатор этого размера в схему и вычислить результаты: (рисунок ниже)

Конденсатор 80 мкФ будет иметь емкостное реактивное сопротивление 33.157 Ом, что дает ток 7,238 ампер и соответствующую реактивную мощность 1,737 кВАр (для конденсатора только ). Поскольку ток конденсатора на 180 o не совпадает по фазе с индуктивным вкладом нагрузки в потребляемый ток, реактивная мощность конденсатора будет напрямую вычитаться из реактивной мощности нагрузки, в результате чего получится:

[латекс] X_L - X_C = X [/ латекс]

[латекс] 1,754 кВАр - 1,737 кВАр = 16,519 вар [/ латекс]

Эта коррекция, конечно, не изменит количество истинной мощности, потребляемой нагрузкой, но приведет к существенному снижению полной мощности и общего тока, потребляемого от источника 240 В: (рисунок ниже)

Новая полная мощность может быть найдена из истинных и новых значений реактивной мощности, используя стандартную форму теоремы Пифагора:

[латекс] S = √Q ^ 2 + P ^ 2 [/ латекс]

[латекс] S = 1.50009кВА [/ латекс]

3 ловушки, которых следует избегать при измерении сопротивления.

Практические инструкции

Резюме

Различные условия испытаний могут по-разному влиять на измерения сопротивления. В этой статье мы обсудим некоторые типичные ошибки, приводящие к ошибке измерения сопротивления, и способы их устранения.

Описание

Измеритель сопротивления обычно работает, пропуская небольшой точный ток через измеряемое сопротивление.Затем он измеряет падение напряжения. Как только измеритель знает ток и напряжение, он применяет закон Ома для определения сопротивления. Закон Ома гласит, что сопротивление - это напряжение, деленное на ток, или R = V / I .

Например, если через резистор проходит ток 10 мА (0,01 А) и на резисторе наблюдается падение напряжения на 1 В, то сопротивление резистора R = V / I = 1 В / 0,01 A = 100 Ом. .

Различные условия испытаний могут по-разному влиять на измерения сопротивления.В этой статье мы обсудим некоторые типичные ошибки, приводящие к ошибке измерения сопротивления, и способы их устранения.

Ловушка 1. Влияние температуры на сопротивление

Из уравнения R = V / I вы можете подумать, что точное измерение сопротивления на образце материала тривиально, но на самом деле это может быть неверно. Причина этого в том, что удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Когда вы пытаетесь измерить сопротивление образца, вы неизбежно в какой-то степени нагреваете его.Это называется эффектом саморазогрева Джоуля.

Самонагревание

Джоулей делает измерения сопротивления сложным балансом между двумя факторами:

1. Чтобы резистор не нагревался и значение сопротивления не изменялось, необходимо поддерживать низкий ток (= мощность).

2. Малые токи означают, что нам нужно измерять меньшие напряжения, что, в свою очередь, требует более высокого разрешения измерения напряжения.

V = I x R (T) Сопротивление зависит от температуры!

Какую мощность я могу применить к конструкции?

После понимания влияния температуры на измерение сопротивления, как установить взаимосвязь между температурой и сопротивлением? Мы только что узнали, что изменение температуры прямо пропорционально мощности, подаваемой на ИУ.Мы также знаем, что мощность = напряжение x ток. Выражение напряжения на резисторе через приложенную мощность и сопротивление показано в уравнении ниже.

Чтобы определить максимальную мощность, которую мы можем применить к конструкции без изменения ее сопротивления, нам нужно кое-что знать о ее тепловых характеристиках. Давайте посмотрим на пример меди. Мы знаем, что сопротивление меди изменяется примерно на 0,35% на каждый градус Цельсия при изменении температуры.Для образца размером 10 мм на 10 мм и допуска сопротивления 0,1% мы видим, что максимально допустимая мощность составляет около 0,04 мВт:

Подставляя это обратно в верхнее уравнение, мы видим, что такое количество мощности создает изменение напряжения примерно на один микровольт, что примерно говорит нам, какое разрешение измерения напряжения должно иметь прибор.

Требуется разрешение измерения напряжения 1 мВ!

Ловушка 2.Термо-ЭДС в измерении сопротивления

Еще один фактор, который следует учитывать при проведении любого типа измерения (не только измерения сопротивления), - это термоэлектродвижущая сила (или ЭДС). Термо-ЭДС - это импульс переходного напряжения, который генерируется при размыкании или замыкании герконового реле. Поскольку практически все SMU используют герконовые реле, эффекты термо-ЭДС - это то, что необходимо учитывать при проведении чувствительных измерений низкого уровня.

Изображение, показанное на Рисунке 1, представляет собой схему реле коммерческого класса.Это НЕ характерно для реле, используемых в SMU, которые специально разработаны для минимизации ЭДС. Мы видим, что термо-ЭДС генерируется в течение периода времени, когда реле работает. Эта ЭДС может оказать значительное влияние на измерения низкого сопротивления; это исказит измеренное значение сопротивления.

Рис. 1. Пример термо-ЭДС обычного герконового реле.

Теперь давайте посмотрим, как выполнить модифицированное измерение Кельвина, которое может устранить эффекты термо-ЭДС, а также влияние любых напряжений смещения в вашей схеме.На рисунке 2 показано изображение стандартного измерения Кельвина на резисторе R с ЭДС и напряжениями смещения, смоделированными как источники напряжения.

Рис. 2. Модифицированное измерение сопротивления Кельвина.

Сначала настройте один SMU в качестве источника тока и источника тока через резистор, который вы хотите измерить. Затем используйте другой измерительный источник (вольтметр или дополнительный SMU) для измерения напряжения на резисторе.После расчета сопротивления измените направление тока на противоположное и повторите измерение. Затем возьмите два измеренных вами значения сопротивления и усредните их.

Если вы проверите это, просмотрев уравнения KVL и KCL для этой схемы, вы увидите, что при двойном измерении как положительного, так и отрицательного тока, ЭДС и напряжения смещения компенсируются. Конечно, при проведении этого измерения вам также необходимо убедиться, что вы не прикладываете слишком большую мощность к резистору, чтобы тепловые эффекты не повлияли на его значение сопротивления.

Ловушка 3. Измерения в плавающем и заземленном состоянии

В электрических цепях напряжение всегда измеряется между двумя точками: точкой с высоким потенциалом и точкой с низким или нулевым потенциалом.

Термин «контрольная точка» обозначает точку с низким потенциалом, потому что это точка, к которой относится напряжение. Плавающее измерение - это дифференциальное измерение, не привязанное к земле (нулевой потенциал).Это может вызвать беспокойство, если кто-то по ошибке выполняет плавающее измерение, ожидая измерения на земле.

Давайте рассмотрим контрмеры для решения этой проблемы. Как видно из рисунка 3 ниже, конфигурация электрометра Keysight B2980A для этих двух случаев существенно различается.

Если вы плаваете свое ИУ относительно заземления (например, в верхнем левом углу рисунка 3), вы можете измерить сопротивление между клеммой высокого и низкого уровня.Паразитные сопротивления и емкости могут обеспечить «незаметный путь» к земле на стороне низкого напряжения. Вы можете уменьшить ошибки измерения, подключив отрицательную клемму источника Vs к клемме низкого уровня. Таким образом, амперметр и клемма низкого уровня тестируемого устройства имеют «общую» контрольную точку.

В нижнем левом углу показана принципиальная схема, соответствующая измерению с плавающим устройством. Тестовое устройство подключается между положительным выходом V S и входом амперметра.Поскольку амперметр измеряет очень малые токи и очень чувствителен к шумам, его следует измерять близко к потенциалу земли, чтобы экранировать испытательное устройство для получения лучших результатов измерения.

В правом верхнем углу вы можете увидеть случай, когда ИУ заземлено. Поскольку сторона низкого напряжения заземлена, приложенное испытательное напряжение и измерение тока должны происходить на клемме высокого уровня тестируемого устройства. В правом нижнем углу показана принципиальная схема, соответствующая измерению с заземленным устройством.В этой конфигурации амперметр подключен к положительному выходу V S , поскольку устройство заземлено с одной стороны.

Ни одна из этих конфигураций не обязательно «лучше», чем другая, и вы можете получить хорошие результаты измерения высокого сопротивления, используя любую из них.

Рис. 3. Измерение с плавающей точкой и заземлением.

Заключение

Температура, термо-ЭДС и плавающее измерение влияют на ваши измерения сопротивления.Дополнительные сведения об этих воздействиях помогут вам получить более точные измерения в вашей работе. Для получения дополнительных советов, связанных с измерением сопротивления, загрузите заметку по приложению «Измерение сопротивления».

Приспособления

Замечания по применению для измерения сопротивления Диапазон сопротивления

- обзор

Эксперимент

Используя мультиметр в нашем первом эксперименте - для измерения сопротивления резистора - теперь мы пройдем процедуру шаг за шагом, чтобы вы разобрались с ней.

Схема, построенная на макетной плате, показана на рисунке 2.3. Поскольку это всего лишь один резистор, это чрезвычайно простая схема, настолько простая, что мы уверены, что вы сможете сделать это самостоятельно без нашей помощи, но с тем же успехом мы могли бы начать на хорошей основе и выполнить работу должным образом - некоторые схемы мы Рассмотрение в следующих главах будет не так уж и просто.

Рисунок 2.3. О самой простой схеме, которую вы могли бы иметь: одиночный резистор и мультиметр. Мультиметр заменяет источник питания, а задача схемы - проверять резистор!

Если у вас аналоговый мультиметр, вам необходимо настроить его так, чтобы показания были точными.Пошаговый процесс выглядит следующим образом:

1.

Поверните переключатель так, чтобы он указывал на диапазон сопротивления (обычно обозначается Ом × 1 К или аналогичный).

2.

Соедините щупы мультиметра вместе - указатель должен повернуться вправо.

3.

Считайте шкалу сопротивления мультиметра - верхнюю на нашем мультиметре, помеченную OHMS, где стрелка пересекает ее. Он должен пересечься точно с числом 0.

4.

Если он не пересекается с 0, отрегулируйте мультиметр с помощью ручки настройки нуля (обычно обозначается 0 ΩADJ).

Вы только что обнулили мультиметр. Вам необходимо обнулять мультиметр каждый раз, когда вы используете его для измерения сопротивления. Это также необходимо делать, если вы меняете диапазоны сопротивления. С другой стороны, вам никогда не придется этого делать, если вы используете мультиметр для измерения тока или напряжения, только сопротивления или если у вас есть цифровой мультиметр.

Видите ли, измерение сопротивления зависит от напряжения элементов или батареи внутри мультиметра.Если работает новый элемент, создаваемое им напряжение может составлять, скажем, 1,6 В. Но по мере того, как он стареет и начинает разряжаться, напряжение может упасть, скажем, до 1,4 В или даже ниже. Регулировка нуля позволяет вам учесть это изменение напряжения элемента или батареи и, следовательно, убедиться в правильности измерения сопротивления. Умно, а?

С другой стороны, измерение обычного тока и напряжения вообще не зависит от внутреннего элемента или батареи, поэтому регулировка нуля не требуется.

Подсказка

Цветовой код резистора

Значения сопротивления указываются на корпусах резисторов одним из двух способов: цифрами или, как правило, цветовым кодом. Резисторы, использующие цифры, обычно являются высокоточными или мощными, на корпусе которых достаточно места для печати символов. Цветовое кодирование, с другой стороны, используется на подавляющем большинстве резисторов по двум причинам. Во-первых, легче читать, когда компоненты находятся на печатной плате.Во-вторых, некоторые резисторы настолько малы, что на них невозможно будет напечатать цифры, не говоря уже о том, чтобы потом их прочитать.

В зависимости от типа резистора цветовой код может состоять из четырех или пяти полос, напечатанных вокруг корпуса резистора (как показано ниже). Пятиполосный код обычно используется для более точных резисторов, поскольку он обеспечивает более точное представление значения. Обычно четырехканальный код подходит для большинства общих целей, и вы почти всегда будете его использовать, но вам все равно нужно знать и то, и другое! Таблица 2.1 показаны оба резистора и перечислены цвета и значения, связанные с каждой полосой как четырехполосного, так и пятиполосного цветового кода.

Таблица 2.1. Цветовой код резистора

6 Множитель 4 2 90

90

9034 9034 9034 9034 9034 906 9034 906 9 белый
Цвет Полоса 1 Группа 2 Группа 3 Группа 4
Первая цифра Вторая цифра

Допуск
Черный 0 0 × 1 -
Коричневый 1 1 × 10 1%
Красный
2 2%
Оранжевый 3 3 × 1000 -
Желтый 4 4 × 10,000 - - × 100,000 -
Синий 6 6 × 1,000,000 -
Фиолетовый 7 7 - -
Серый 8 8 - -
Золото - - × 0.1 5%
Серебристый - - × 0,1 10%
9090% Оранжевый 906 -
Цвет Группа Лента 4 Лента 5
Первая фигура Вторая фигура Третья фигура Множитель Допуск
Черный 0 906 906
Коричневый 1 1 1 × 10 1%
Красный 2 2 2 × 100 2 × 100 3 3 3 × 1000 -
Желтый 4 4 4 × 10,0 00 -
Зеленый 5 5 5 × 100,000 0.4% Серый 8 8 8 - 0,01%
Белый 9 9 9 - -
× 0.1 5%
Серебро - - - × 0,1 10%

Сгруппированные вместе полосы указывают значение сопротивления резистора, а одна полоса указывает его допуск.

Первая полоса группы показывает первую цифру номинала резистора. Вторая полоса - это вторая фигура. Тогда для четырехполосного кодированного резистора третья полоса является умножителем. Для резистора с пятидиапазонным кодированием третья полоса - это просто третья цифра резистора, а четвертая полоса - это умножитель.Для обоих множитель - это просто коэффициент, на который нужно умножить первую цифру (или просто количество нулей, которые нужно добавить), чтобы получить фактическое сопротивление.

В качестве примера возьмем резистор с кодом красный, фиолетовый, оранжевый, серебристый. Глядя на Таблицу 2.1, мы видим, что это, очевидно, четырехполосный резистор с цветовой кодировкой, его первая цифра - 2, вторая - 7, множитель - 1000, а допуск составляет ± 10%. Другими словами, его значение составляет 27000 Ом или 27 кОм.

А теперь вернемся к нашему эксперименту.Следуя схеме на Рисунке 2.3:

1.

Вставьте резистор 10 кОм (коричневые, черные, оранжевые полосы) в макетную плату.

2.

Прикоснитесь проводами мультиметра к выводам резистора (не имеет значения, в каком направлении находятся провода мультиметра).

3.

Считайте шкалу в точке, где указатель пересекает ее. Что там написано? Должно быть 10.

Но как такое может быть? Это резистор 10 кОм, не так ли? Что ж, ответ прост.Если вы помните, вы установили переключатель диапазонов мультиметра в положение ОМ × 1 К, не так ли? Официально это должно быть OHM × 1 k, то есть k в нижнем регистре. Это говорит вам о том, что любое значение, полученное вами на шкале сопротивления, вы умножаете на 1 кОм, то есть на 1000. Таким образом, показание мультиметра на самом деле составляет 10 000. А какой номинал резистора в макете - 10 кОм (или 10000 Ом), верно!

На практике вы можете обнаружить, что измерение вашего резистора не равно 10 кОм. Это может быть, скажем, 9,5 k или 10.5 к. Это, конечно, связано с толерантностью. И резистор, и мультиметр имеют допуск, указанный на резисторе последней цветной полосой: у мультиметра, вероятно, около ± 5%. Однако есть вероятность, что вы обнаружите, что показание мультиметра близко к 10 кОм, что не имеет значения.

Теперь вы увидели, как работает ваш мультиметр, вы можете использовать его для измерения любых других резисторов, которые у вас есть, если хотите. Вы обнаружите, что резисторы меньшего номинала необходимо измерять с помощью переключателя диапазонов в более низких диапазонах, скажем, Ω × 100.Помните - если у вас есть аналоговый мультиметр - каждый раз, когда вы собираетесь провести измерение, вы должны сначала обнулить мультиметр. Процесс может показаться несколько утомительным для первых двух или трех измерений, но после этого вы освоитесь.

Объяснение испытания сопротивления обмотки трансформатора

Это руководство представляет собой введение в методы и процедуры испытания сопротивления обмотки трансформатора. Фото: TestGuy

Измерение сопротивления обмотки - важный диагностический инструмент для оценки возможных повреждений трансформаторов в результате плохой конструкции, сборки, обращения, неблагоприятных условий окружающей среды, перегрузки или плохого обслуживания.

Основная цель этого испытания - проверить большие различия между обмотками и обрыв в соединениях. Измерение сопротивления обмоток трансформатора гарантирует, что каждая цепь подключена правильно и все соединения герметичны.

Сопротивление обмотки трансформаторов изменится из-за короткого замыкания витков, ослабленных соединений или ухудшения контактов в переключателях ответвлений. Независимо от конфигурации, измерения сопротивления обычно производятся между фазами, и показания сравниваются друг с другом, чтобы определить, приемлемы ли они.

Измерения сопротивления обмотки трансформатора получают путем пропускания известного постоянного тока через испытуемую обмотку и измерения падения напряжения на каждой клемме (закон Ома). Современное испытательное оборудование для этих целей использует мост Кельвина для достижения результатов; Вы можете представить себе набор для измерения сопротивления обмоток как очень большой омметр с низким сопротивлением (DLRO).


Содержание руководства


Будьте осторожны при тестировании

Перед проведением испытания сопротивления обмотки трансформатора важно, чтобы соблюдал все предупреждения по технике безопасности и принимал соответствующие меры.Убедитесь, что все тестируемое оборудование правильно заземлено, и относитесь ко всему высоковольтному силовому оборудованию как к находящемуся под напряжением, пока не будет доказано обратное с помощью надлежащих процедур блокировки / маркировки.

Во время испытания важно не отключать провода тока или напряжения, пока ток все еще течет через трансформатор. Это приведет к возникновению чрезвычайно высокого напряжения в точке обрыва тока, что может привести к возникновению смертельного напряжения.


Подключение тестового набора

Оборудование для испытания сопротивления обмотки доступно в различных стилях в зависимости от конкретных приложений.Испытательный комплект, используемый для силового трансформатора, будет сильно отличаться от комплекта, разработанного для небольших измерительных трансформаторов. Независимо от типа, измерители сопротивления обмоток всегда оснащены токовым выходом, измерителем напряжения и измерителем сопротивления. Фото: Testguy

.

Как первичные, так и вторичные выводы трансформатора должны быть изолированы от внешних подключений, а измерения должны выполняться на каждой фазе всех обмоток. Подключение испытательного оборудования производить в следующем порядке:

  1. Заземление Убедитесь, что трансформатор сначала заземлен непосредственно на землю местной станции, а затем подключите заземление испытательного комплекта.
  2. Принадлежности Подключайте любые необходимые принадлежности, такие как пульты дистанционного управления, сигнальный маяк, ПК и т. Д.
  3. Тестовые провода Отключив измерительные провода от тестируемого устройства, подключите провода тока и напряжения к испытательному комплекту и проверьте герметичность всех соединений.
  4. Подключение к трансформатору Для каждой конфигурации трансформатора требуются разные тестовые соединения, некоторые примеры приведены в следующем разделе.Особое внимание следует уделять , чтобы не допустить выпадения проводов во время тестирования или подключения проводов друг к другу или слишком близко друг к другу. Провода напряжения всегда должны располагаться внутри (между) токоподводами и трансформатором.
  5. Входная мощность Подключите испытательный комплект. Перед выполнением этого подключения убедитесь, что заземление источника питания имеет путь с низким сопротивлением к заземлению местной станции.

Подключение к тестируемому трансформатору

Для однофазных и простых конфигураций Delta-Wye можно использовать следующие соединения.Имейте в виду, что каждая конфигурация трансформатора отличается, и ваша конкретная настройка может не применяться к тому, что показано ниже. Для получения дополнительной информации обратитесь к руководству пользователя, прилагаемому к вашему испытательному комплекту.

Пример однофазного трансформатора

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора - одиночная обмотка. Фото: TestGuy


Пример трехфазной обмотки треугольником

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора - трехфазная обмотка, треугольник. Фото: TestGuy

№ испытания. I + И- V1 + V1- V2 + V2-
A-фаза h2 h3 h2 h3
B-фаза h3 h4 h3 h4
C-фаза h4 h2 h4 h2

Пример трехфазной вторичной обмотки звездой

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора - трехфазная обмотка звездой.Фото: TestGuy

Тест № I + И- V1 + V1- V2 + V2-
A-фаза Х1 Х0 Х1 Х0
B-фаза Х2 Х0 Х2 Х0
C-фаза Х3 Х0 X3 Х0

Пример испытания двойной обмотки (однофазный)

Чтобы сэкономить время при испытании двухобмоточных трансформаторов, можно одновременно проверять первичную и вторичную обмотки, используя соединения, показанные ниже:

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора - двойная обмотка.Фото: TestGuy

Тест № I + Джемпер И- V1 + V1- V2 + V2-
1 h2 h3-X1 X3 h2 h3 Х1 Х2

Пример испытания двойной обмотки (трехфазный)

Соединения для проверки сопротивления двух обмоток трехфазного трансформатора.Фото: TestGuy

Тест № I + Джемпер И- V1 + V1- V2 + V2-
A-фаза h2 h3-X1 Х0 h2 h3 Х1 Х0
Фаза B h3 h4-X2 Х0 h3 h4 Х2 Х0
C-фаза h4 h2-X3 Х0 h4 h2 X3 Х0

Чтобы сократить время насыщения сердечника, перемычка, используемая для соединения обеих обмоток, должна быть подключена к противоположным полярностям трансформатора.Если положительный вывод тока подключен к положительному выводу первичной обмотки, испытательный ток возбуждения от первичной обмотки h3 перескакивает на положительный вывод вторичной обмотки X1.

Примечание: Если сопротивление между двумя обмотками больше, чем в 10 раз, может быть желательно получить более точные показания, протестировав каждую обмотку отдельно.


Пример трансформатора тока

Соединения для проверки сопротивления обмотки трансформатора тока.Фото: TestGuy


Измерение сопротивления обмотки

При измерении сопротивления обмотки следует наблюдать и записывать показания , когда значение сопротивления стабилизируется . Значения сопротивления сначала будут "дрейфовать" из-за индуктивности трансформатора, которая более характерна для больших обмоток, соединенных треугольником.

Для небольших трансформаторов дрейф длится всего несколько секунд; для однофазных трансформаторов высокого напряжения дрейф может длиться менее минуты; для больших трансформаторов необходимое время дрейфа может составлять пару минут и более.Любое изменение тока приведет к изменению значения сопротивления.


Сопротивление обмотки устройства переключения ответвлений

Многие силовые и распределительные трансформаторы оснащены переключателями ответвлений для увеличения или уменьшения коэффициента передачи в зависимости от напряжения питания. Поскольку изменение передаточного числа связано с механическим перемещением из одного положения в другое, каждый отвод следует проверять во время испытания сопротивления обмотки.

Во время планового технического обслуживания не всегда возможно проверить каждый отвод из-за ограничений по времени или других факторов.В таких случаях допустимо измерять сопротивление каждой обмотки только в обозначенном положении отвода.

Для ответвлений «без нагрузки» трансформатор должен разряжаться между переключениями ответвлений. Переключатели ответвлений и регуляторы напряжения «под нагрузкой» могут работать с включенным испытательным комплектом при переключении от ответвления к ответвлению, это не только экономит время, но также позволяет проверить функцию включения перед отключением переключателя ответвлений.


Результаты испытаний

Интерпретация результатов сопротивления обмотки обычно основана на сравнении каждого значения сопротивления с каждой соседней обмоткой на одном отводе.Если все показания находятся в пределах одного процента друг от друга, считается, что образец выдержал испытание.

Также можно проводить сравнения с исходными данными испытаний, измеренными на заводе, с использованием значений с поправкой на температуру, имея в виду, что испытания на сопротивление в полевых условиях не предназначены для дублирования протокола испытаний производителя, который, скорее всего, проводился в контролируемой среде на заводе-изготовителе. время изготовления.


Пример данных испытаний

В зависимости от размера тестируемой обмотки трансформатора показания сопротивления будут выражаться в омах, миллиомах или микромомах.В таблице ниже показано, как можно записать данные испытаний для простого трехфазного трансформатора 13,200–208 / 120 В с тремя положениями переключателя ответвлений без напряжения.

ОБМОТКИ ПОЛОЖЕНИЕ ОТВЕРСТИЯ СОПРОТИВЛЕНИЕ (МИЛЛИОМОВ)
h2-h3 1 750,3
h3-h4 1 749,8
h4-h2 1 748.5
h2-h3 2 731,8
h3-h4 2 731,4
h4-h2 2 729,4
h2-h3 3 714,6
h3-h4 3 714,3
h4-h2 3 712.3
X1-X0 НЕТ 0,3550
X2-X0 НЕТ 0,3688
X3-X0 НЕТ 0,3900

Температурная коррекция

Поскольку сопротивление зависит от температуры, при сравнении результатов для данных трендов необходимо использовать скорректированные значения. Очень важно оценить температуру обмотки во время измерения.

Если трансформатор имеет датчик температуры обмотки, используйте эти показания, в противном случае предполагается, что температура обмотки равна температуре масла. Если трансформатор измеряется без масла, температура обмотки обычно принимается такой же, как температура окружающего воздуха.

Измеренное сопротивление следует скорректировать на обычную температуру, например 75 ° C или 85 ° C, по следующей формуле:

где:

  • R C - скорректированное сопротивление
  • R M - это измеренное сопротивление
  • C F - поправочный коэффициент для меди (234.5) или алюминиевые (225) обмотки
  • C T - скорректированная температура (75 C или 85 C)
  • W T - температура обмотки (C) во время испытания

Размагничивание трансформатора

После завершения всех испытаний выполните операцию размагничивания трансформатора. Этот шаг очень важен для бесперебойной работы трансформатора при вводе в эксплуатацию.

Размагничивание трансформатора устраняет остаточный магнитный поток, вызванный пропусканием поляризованного постоянного тока через обмотки во время испытания сопротивления.Фото: Викимедиа.

Если операция размагничивания не выполняется, избыточный остаточный магнитный поток в сердечнике трансформатора может вызвать большие пусковые токи на первичной стороне, которые могут привести к срабатыванию защитных реле. Размагничивание трансформатора достигается пропусканием нескольких циклов пониженного тока через обмотку как в положительном, так и в отрицательном направлении (переменный постоянный ток).

Размагничивание необходимо выполнять только на одной обмотке после завершения всех испытаний сопротивления.При использовании современных испытательных комплектов с функцией размагничивания рекомендуется подключать провода как по току, так и по напряжению к обмотке на стороне высокого напряжения для процесса размагничивания.

Для трансформаторов тока выполните испытание на насыщение, чтобы размагнитить ТТ по завершении всех испытаний сопротивления обмоток.


Список литературы

Комментарии

Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Сопротивление и резисторы | Безграничная физика

Закон Ома

Закон

Ома гласит, что ток пропорционален напряжению; схемы являются омическими, если они подчиняются соотношению V = IR.

Цели обучения

Контрастная форма вольт-амперных графиков для омических и неомических цепей

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Напряжение управляет током, а сопротивление ему препятствует.
  • Закон
  • Ома относится к пропорциональному соотношению между напряжением и током.Это также относится к конкретному уравнению V = IR, которое действительно при рассмотрении схем, содержащих простые резисторы (сопротивление которых не зависит от напряжения и тока).
  • Цепи или компоненты, которые подчиняются соотношению V = IR, известны как омические и имеют линейные зависимости тока от напряжения, проходящие через начало координат.
  • Есть неомические компоненты и цепи; их графики I-V не являются линейными и / или не проходят через начало координат.
Ключевые термины
  • простая схема : Схема с одним источником напряжения и одним резистором.
  • омический : То, что подчиняется закону Ома.

Закон Ома

Что движет током? Мы можем думать о различных устройствах, таких как батареи, генераторы, розетки и т. Д., Которые необходимы для поддержания тока. Все такие устройства создают разность потенциалов и условно называются источниками напряжения. Когда источник напряжения подключен к проводнику, он прикладывает разность потенциалов V, которая создает электрическое поле. Электрическое поле, в свою очередь, воздействует на заряды, вызывая ток.Ток, протекающий через большинство веществ, прямо пропорционален приложенному к нему напряжению V. Немецкий физик Георг Симон Ом (1787-1854) был первым, кто экспериментально продемонстрировал, что ток в металлической проволоке прямо пропорционален приложенному напряжению: [латекс] \ text {I} \ propto \ text {V} [/ latex ].

Это важное соотношение известно как закон Ома. Его можно рассматривать как причинно-следственную связь, в которой напряжение является причиной, а ток - следствием. Это эмпирический закон, подобный закону трения - явление, наблюдаемое экспериментально.Такая линейная зависимость возникает не всегда. Напомним, что в то время как напряжение управляет током, сопротивление ему препятствует. Столкновения движущихся зарядов с атомами и молекулами вещества передают энергию веществу и ограничивают ток. Следовательно, ток обратно пропорционален сопротивлению: [latex] \ text {I} \ propto \ frac {1} {\ text {R}} [/ latex].

Простая схема : Простая электрическая цепь, в которой замкнутый путь для прохождения тока обеспечивается проводниками (обычно металлическими), соединяющими нагрузку с выводами батареи, представленными красными параллельными линиями.Зигзагообразный символ представляет собой единственный резистор и включает любое сопротивление в соединениях с источником напряжения.

Единицей измерения сопротивления является Ом, где 1 Ом = 1 В / А. Мы можем объединить два приведенных выше соотношения, чтобы получить I = V / R. Это соотношение также называется законом Ома. В этой форме закон Ома действительно определяет сопротивление определенных материалов. Закон Ома (как и закон Гука) не универсален. Многие вещества, для которых действует закон Ома, называются омическими. К ним относятся хорошие проводники, такие как медь и алюминий, и некоторые плохие проводники при определенных обстоятельствах.Омические материалы имеют сопротивление R, которое не зависит от напряжения V и тока I. Объект с простым сопротивлением называется резистором, даже если его сопротивление невелико.

Падение напряжения : Падение напряжения на резисторе в простой цепи равно выходному напряжению батареи.

Дополнительное понимание можно получить, решив I = V / R для V, что дает V = IR. Это выражение для V можно интерпретировать как падение напряжения на резисторе, вызванное протеканием тока I.Для обозначения этого напряжения часто используется фраза «падение ИК-излучения». Если напряжение измеряется в различных точках цепи, будет видно, что оно увеличивается на источнике напряжения и уменьшается на резисторе. Напряжение аналогично давлению жидкости. Источник напряжения подобен насосу, создающему перепад давления, вызывая ток - поток заряда. Резистор похож на трубу, которая снижает давление и ограничивает поток из-за своего сопротивления. Здесь сохранение энергии имеет важные последствия. Источник напряжения подает энергию (вызывая электрическое поле и ток), а резистор преобразует ее в другую форму (например, тепловую энергию).В простой схеме (с одним простым резистором) напряжение, подаваемое источником, равно падению напряжения на резисторе, поскольку E = qΔV, и через каждую из них протекает одинаковое q. Таким образом, энергия, подаваемая источником напряжения, и энергия, преобразуемая резистором, равны.

В истинно омическом устройстве одно и то же значение сопротивления будет вычислено из R = V / I независимо от значения приложенного напряжения V. То есть отношение V / I является постоянным, и когда ток отображается как В зависимости от напряжения кривая является линейной (прямая линия).Если напряжение принудительно устанавливается равным некоторому значению V, тогда это напряжение V, деленное на измеренный ток I, будет равно R. Или, если ток принудительно установлен до некоторого значения I, тогда измеренное напряжение V, деленное на этот ток I, также будет R. график I против V как прямая линия. Однако есть компоненты электрических цепей, которые не подчиняются закону Ома; то есть их соотношение между током и напряжением (их ВАХ) нелинейное (или неомическое). Примером может служить диод с p-n переходом.

Кривые вольт-амперной характеристики : ВАХ четырех устройств: двух резисторов, диода и батареи.Два резистора подчиняются закону Ома: график представляет собой прямую линию, проходящую через начало координат. Два других устройства не подчиняются закону Ома.

Закон Ома : Краткий обзор закона Ома.

Температура и сверхпроводимость

Сверхпроводимость - это явление нулевого электрического сопротивления и выброс магнитных полей в некоторых материалах при температуре ниже критической.

Цели обучения

Описать поведение сверхпроводника при температуре ниже критической и в слабом внешнем магнитном поле

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сверхпроводимость - это сверхпроводимость. Сверхпроводимость - это термодинамическая фаза, обладающая определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.
  • В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при понижении температуры ниже критической. Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств.
  • Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.
  • Сверхпроводники могут поддерживать ток без приложенного напряжения.
Ключевые термины
  • высокотемпературные сверхпроводники : материалы, которые ведут себя как сверхпроводники при необычно высоких температурах (выше примерно 30 K).
  • критическая температура : В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются при этой температуре (и сохраняются ниже).
  • сверхпроводимость : Свойство материала, при котором он не оказывает сопротивления прохождению электрического тока.

Сверхпроводимость - это явление точно нулевого электрического сопротивления и выброса магнитных полей, возникающее в некоторых материалах при охлаждении ниже критической температуры.Он был обнаружен Хайке Камерлинг-Оннес (на фото) 8 апреля 1911 года в Лейдене.

Хайке Камерлинг-Оннес : Хайке Камерлинг-Оннес (1853-1926).

Большинство физических свойств сверхпроводников варьируются от материала к материалу, например теплоемкость и критическая температура, критическое поле и критическая плотность тока, при которых сверхпроводимость разрушается. С другой стороны, существует класс свойств, не зависящих от основного материала.Например, все сверхпроводники имеют точно нулевое удельное сопротивление по отношению к низким приложенным токам, когда нет магнитного поля или если приложенное поле не превышает критического значения. Существование этих «универсальных» свойств подразумевает, что сверхпроводимость является термодинамической фазой и, таким образом, обладает определенными отличительными свойствами, которые в значительной степени не зависят от микроскопических деталей.

В сверхпроводящих материалах характеристики сверхпроводимости проявляются, когда температура T понижается ниже критической температуры T c .Возникновение сверхпроводимости сопровождается резкими изменениями различных физических свойств - отличительным признаком фазового перехода. Например, электронная теплоемкость пропорциональна температуре в нормальном (несверхпроводящем) режиме. При сверхпроводящем переходе он испытывает прерывистый скачок и после этого перестает быть линейным, как показано на.

Когда сверхпроводник помещается в слабое внешнее магнитное поле H и охлаждается ниже температуры перехода, магнитное поле выбрасывается.Эффект Мейснера не вызывает полного выброса поля. Скорее, поле проникает в сверхпроводник на очень малое расстояние (характеризуемое параметром λ), называемое лондонской глубиной проникновения. Он экспоненциально спадает до нуля в объеме материала. Эффект Мейснера - определяющая характеристика сверхпроводимости. Для большинства сверхпроводников лондонская глубина проникновения составляет порядка 100 нм.

Сверхпроводящий фазовый переход : Поведение теплоемкости (cv, синий) и удельного сопротивления (ρ, зеленый) при сверхпроводящем фазовом переходе.

Сверхпроводники также способны поддерживать ток без какого-либо приложенного напряжения - свойство, используемое в сверхпроводящих электромагнитах, таких как те, что используются в аппаратах МРТ. Эксперименты показали, что токи в сверхпроводящих катушках могут сохраняться годами без какого-либо измеримого ухудшения. Экспериментальные данные указывают на то, что в настоящее время продолжительность жизни составляет не менее 100 000 лет. Теоретические оценки времени жизни постоянного тока могут превышать расчетное время жизни Вселенной, в зависимости от геометрии провода и температуры.

Значение этой критической температуры варьируется от материала к материалу. Обычно обычные сверхпроводники имеют критические температуры в диапазоне от примерно 20 К до менее 1 К. Твердая ртуть, например, имеет критическую температуру 4,2 К. По состоянию на 2009 год самая высокая критическая температура, обнаруженная для обычного сверхпроводника, составляет 39 К. для магния. диборид (MgB 2 ), хотя экзотические свойства этого материала вызывают некоторые сомнения в правильности его классификации как «обычного» сверхпроводника.Высокотемпературные сверхпроводники могут иметь гораздо более высокие критические температуры. Например, YBa 2 Cu 3 O 7 , один из первых открытых купратных сверхпроводников, имеет критическую температуру 92 К; Были обнаружены купраты на основе ртути с критическими температурами, превышающими 130 К. Следует отметить, что химический состав и кристаллическая структура сверхпроводящих материалов могут быть довольно сложными, как показано в.

Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO : Элементарная ячейка сверхпроводника YBaCuO.Атомы обозначены разными цветами.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление и удельное сопротивление описывают степень, в которой объект или материал препятствуют прохождению электрического тока.

Цели обучения

Определить свойства материала, которые описываются сопротивлением и удельным сопротивлением

Основные выводы

Ключевые моменты
  • Сопротивление объекта (т. Е. Резистора) зависит от его формы и материала, из которого он состоит.
  • Удельное сопротивление ρ является внутренним свойством материала и прямо пропорционально общему сопротивлению R, внешней величине, которая зависит от длины и площади поперечного сечения резистора.
  • Удельное сопротивление различных материалов сильно различается. Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины.
  • Резисторы расположены последовательно или параллельно. Эквивалентное сопротивление цепи последовательно включенных резисторов является суммой всех сопротивлений.Сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению цепи параллельно включенных резисторов, является суммой обратных сопротивлений каждого резистора.
Ключевые термины
  • Эквивалентное сопротивление серии : Сопротивление сети резисторов, расположенных таким образом, что напряжение в сети является суммой напряжений на каждом резисторе. В этом случае эквивалентное сопротивление - это сумма сопротивлений всех резисторов в сети.
  • параллельное эквивалентное сопротивление : такое сопротивление сети, при котором на каждый резистор действует одинаковая разность потенциалов (напряжение), поэтому токи, проходящие через них, складываются.В этом случае сопротивление, обратное эквивалентному сопротивлению, равно сумме обратных сопротивлений всех резисторов в сети.
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.

Сопротивление и удельное сопротивление

Сопротивление - это электрическое свойство, препятствующее прохождению тока. Ток, протекающий через провод (или резистор), подобен воде, протекающей по трубе, а падение напряжения на проводе подобно перепаду давления, которое проталкивает воду по трубе.Сопротивление пропорционально тому, сколько давления требуется для достижения заданного потока, в то время как проводимость пропорциональна тому, сколько потока возникает при заданном давлении. Проводимость и сопротивление взаимны. Сопротивление объекта зависит от его формы и материала, из которого он состоит. Цилиндрический резистор легко анализировать, и таким образом мы можем получить представление о сопротивлении более сложных форм. Как и следовало ожидать, электрическое сопротивление цилиндра R прямо пропорционально его длине L, подобно сопротивлению трубы потоку жидкости.Чем длиннее цилиндр, тем больше зарядов соударяется с его атомами. Чем больше диаметр цилиндра, тем больше тока он может пропускать (опять же, аналогично потоку жидкости по трубе). Фактически, R обратно пропорционально площади поперечного сечения цилиндра A.

Цилиндрический резистор : однородный цилиндр длиной L и площадью поперечного сечения A. Его сопротивление потоку тока аналогично сопротивлению, оказываемому трубой потоку жидкости. Чем длиннее цилиндр, тем больше его сопротивление.Чем больше площадь его поперечного сечения A, тем меньше его сопротивление.

Как уже упоминалось, для данной формы сопротивление зависит от материала, из которого состоит объект. Различные материалы обладают разным сопротивлением потоку заряда. Мы определяем удельное сопротивление вещества ρ так, чтобы сопротивление объекта R было прямо пропорционально ρ. Удельное сопротивление ρ - это внутреннее свойство материала , независимо от его формы или размера. Напротив, сопротивление R - это внешнее свойство, которое действительно зависит от размера и формы резистора.(Аналогичная внутренняя / внешняя связь существует между теплоемкостью C и удельной теплоемкостью c). Напомним, что объект, сопротивление которого пропорционально напряжению и току, называется резистором.

Типичный резистор : Типовой резистор с осевыми выводами.

Что определяет удельное сопротивление? Удельное сопротивление разных материалов сильно различается. Например, проводимость тефлона примерно в 1030 раз ниже, чем проводимость меди. Почему такая разница? Грубо говоря, металл имеет большое количество «делокализованных» электронов, которые не застревают в каком-либо одном месте, но могут свободно перемещаться на большие расстояния, тогда как в изоляторе (например, тефлоне) каждый электрон прочно связан с одним атомом и требуется большая сила, чтобы оторвать его.Точно так же резисторы могут иметь разные порядки величины. Некоторые керамические изоляторы, например те, которые используются для поддержки линий электропередач, имеют сопротивление 10 12 Ом или более. Сопротивление сухого человека может составлять 10 5 Ом, тогда как сопротивление человеческого сердца составляет примерно 10 3 Ом. Кусок медного провода большого диаметра длиной в метр может иметь сопротивление 10 −5 Ом, а сверхпроводники вообще не имеют сопротивления (они неомичны). Разность потенциалов (напряжение), наблюдаемая в сети, является суммой этих напряжений, поэтому общее сопротивление (последовательное эквивалентное сопротивление) можно найти как сумму этих сопротивлений:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2} + \ cdots + \ text {R} _ {\ text {N}} [/ латекс].

В качестве особого случая сопротивление последовательно соединенных N резисторов, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как NR. Каждый резистор в параллельной конфигурации подвержен одной и той же разности потенциалов (напряжению), однако протекающие через них токи складываются . Таким образом, можно вычислить эквивалентное сопротивление (Req) сети:

[латекс] \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {eq}}} = \ frac {1} {\ text {R} _ {1}} + \ frac {1} {\ text {R} _ {2}} + \ cdots + \ frac {1} {\ text {R} _ {\ text {N}}} [/ latex].

Параллельное эквивалентное сопротивление может быть представлено в уравнениях двумя вертикальными линиями «||» (как в геометрии) как упрощенное обозначение.Иногда вместо «||» используются две косые черты «//», если на клавиатуре или шрифте отсутствует символ вертикальной линии. Для случая, когда два резистора включены параллельно, это можно рассчитать по формуле:

[латекс] \ text {R} _ {\ text {eq}} = \ text {R} _ {1} \ parallel \ text {R} _ {2} = \ frac {\ text {R} _ {1 } \ text {R} _ {2}} {\ text {R} _ {1} + \ text {R} _ {2}} [/ latex].

В качестве особого случая сопротивление N резисторов, подключенных параллельно, каждый из которых имеет одинаковое сопротивление R, определяется как R / N. Сеть резисторов, которая представляет собой комбинацию параллельного и последовательного соединения, может быть разбита на более мелкие части, которые являются одним или другим, например, как показано на.

Сеть резисторов : В этой комбинированной схеме цепь может быть разбита на последовательный компонент и параллельный компонент.

Однако некоторые сложные сети резисторов не могут быть решены таким образом. Это требует более сложного анализа схем. Одним из практических применений этих соотношений является то, что нестандартное значение сопротивления обычно может быть синтезировано путем соединения ряда стандартных значений последовательно или параллельно. Это также можно использовать для получения сопротивления с более высокой номинальной мощностью, чем у отдельных используемых резисторов.В частном случае N идентичных резисторов, все подключенных последовательно или все подключенных параллельно, номинальная мощность отдельных резисторов умножается на N.

Сопротивление, резисторы и удельное сопротивление : краткий обзор сопротивления, резисторов и удельного сопротивления.

Зависимость сопротивления от температуры

Удельное сопротивление и сопротивление зависят от температуры, причем зависимость линейна для малых изменений температуры и нелинейна для больших.

Цели обучения

Сравнить температурные зависимости удельного сопротивления и сопротивления при больших и малых изменениях температуры

Основные выводы

Ключевые моменты
  • При изменении температуры на 100ºC или менее удельное сопротивление (ρ) изменяется с изменением температуры ΔT как: [latex] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T }) [/ latex] где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления.
  • При больших изменениях температуры наблюдается нелинейное изменение удельного сопротивления с температурой.
  • Сопротивление объекта демонстрирует такую ​​же температурную зависимость, как и удельное сопротивление, поскольку сопротивление прямо пропорционально удельному сопротивлению.
Ключевые термины
  • удельное сопротивление : Обычно сопротивление материала электрическому току; в частности, степень сопротивления материала потоку электричества.
  • температурный коэффициент удельного сопротивления : эмпирическая величина, обозначаемая α, которая описывает изменение сопротивления или удельного сопротивления материала в зависимости от температуры.
  • полупроводник : Вещество с электрическими свойствами, промежуточными между хорошим проводником и хорошим изолятором.

Удельное сопротивление всех материалов зависит от температуры. Некоторые материалы могут стать сверхпроводниками (нулевое сопротивление) при очень низких температурах (см.). И наоборот, удельное сопротивление проводников увеличивается с повышением температуры. Поскольку атомы колеблются быстрее и на больших расстояниях при более высоких температурах, электроны, движущиеся через металл, например, создают больше столкновений, эффективно увеличивая удельное сопротивление.При относительно небольших изменениях температуры (около 100 ° C или меньше) удельное сопротивление ρ изменяется с изменением температуры ΔT, как выражается в следующем уравнении:

Сопротивление образца ртути : Сопротивление образца ртути равно нулю при очень низких температурах - это сверхпроводник примерно до 4,2 К. Выше этой критической температуры его сопротивление делает внезапный скачок, а затем увеличивается почти линейно. с температурой.

[латекс] \ text {p} = \ text {p} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

, где ρ 0 - исходное удельное сопротивление, а α - температурный коэффициент удельного сопротивления.Для более значительных изменений температуры α может изменяться, или для нахождения ρ может потребоваться нелинейное уравнение. По этой причине обычно указывается суффикс для температуры, при которой измерялось вещество (например, α 15 ), и соотношение сохраняется только в диапазоне температур вокруг эталона. Обратите внимание, что α положителен для металлов, что означает, что их удельное сопротивление увеличивается с температурой. Температурный коэффициент обычно составляет от + 3 · 10 −3 K −1 до + 6 · 10 −3 K −1 для металлов, близких к комнатной температуре.Некоторые сплавы были разработаны специально, чтобы иметь небольшую температурную зависимость. Например, манганин (состоящий из меди, марганца и никеля) имеет α, близкое к нулю, поэтому его удельное сопротивление незначительно изменяется с температурой. Это полезно, например, для создания не зависящего от температуры эталона сопротивления.

Отметим также, что α отрицательна для полупроводников, что означает, что их удельное сопротивление уменьшается с повышением температуры. Они становятся лучшими проводниками при более высоких температурах, потому что повышенное тепловое перемешивание увеличивает количество свободных зарядов, доступных для переноса тока.Это свойство уменьшения ρ с температурой также связано с типом и количеством примесей, присутствующих в полупроводниках.

Сопротивление объекта также зависит от температуры, поскольку R 0 прямо пропорционально ρ. Для цилиндра мы знаем, что R = ρL / A, поэтому, если L и A не сильно изменяются с температурой, R будет иметь ту же температурную зависимость, что и ρ. (Исследование коэффициентов линейного расширения показывает, что они примерно на два порядка меньше типичных температурных коэффициентов удельного сопротивления, и поэтому влияние температуры на L и A примерно на два порядка меньше, чем на ρ.) Таким образом,

[латекс] \ text {R} = \ text {R} _ {0} (1 + \ alpha \ Delta \ text {T}) [/ latex]

- это температурная зависимость сопротивления объекта, где R 0 - исходное сопротивление, а R - сопротивление после изменения температуры T. Многие термометры основаны на влиянии температуры на сопротивление (см.). Одним из наиболее распространенных является термистор, полупроводниковый кристалл с сильной температурной зависимостью, сопротивление которого измеряется для определения его температуры.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *