Зануление и заземление

Система заземления TT — устройство и особенности использования

Электроэнергия в наши дома и квартиры приходит по электрическим проводам воздушных или кабельных линий от трансформаторных подстанций. Конфигурация этих сетей оказывает существенное влияние на эксплуатационные характеристики системы и, особенно — безопасность людей и бытовых приборов.

В электрических установках всегда существует техническая возможность повреждения оборудования, возникновения аварийных режимов, получения электротравм человеком. Правильная организация системы заземления позволяет снизить возможности проявления рисков, сохранить здоровье, исключить повреждения домашней техники.

Причины использования системы заземления ТТ

По своему назначению эта схема разработана для такого случая, когда высокую степень безопасности не могут обеспечить другие распространенные системы TN-S, TN-C-S, TN-С. Об этом очень четко говорит пункт ПУЭ 1.7.57.

Чаще всего это связано с низким уровнем технического состояния линий электропередач, особенно использующих оголенные провода, расположенные на открытом воздухе и закрепленные на опорах. Они обычно монтируются по четырехпроводной схеме:

• тремя фазами подачи напряжения, смещенными по углу на 120 градусов между собой;

• одним общим нулем, выполняющим совмещенные функции PEN-проводника (рабочего и защитного нуля).

Они приходят к потребителям от понижающей трансформаторной подстанции, как показано на фотографии ниже.

В сельской местности подобные магистрали могут иметь большую протяженность. Не секрет, что провода иногда схлестываются или обрываются из-за плохого качества скруток, падения веток или целых деревьев, набросов, порывов ветра, образования наледи в мороз после мокрого снегопада и по многим другим причинам.

При этом обрыв нуля происходит довольно часто, поскольку он монтируется нижним проводом. А это причиняет много бед всем подключенным потребителям из-за возникновения перекосов напряжений. В такой схеме отсутствует защитный РЕ-проводник, связанный с заземляющим контуром трансформаторной подстанции.

У кабельных линий вероятность обрыва нуля намного меньше потому что они расположены в закрытом грунте и лучше защищены от повреждения. Поэтому в них сразу реализуют наиболее безопасную систему заземления TN-S постепенно выполняют реконструкцию TN-C на TN-C-S. Потребители же, подключенные воздушными проводами, пока практически лишены такой возможности.

Сейчас многие владельцы земельных участков затевают строительство дачных домов, предприниматели организуют торговлю в отдельных павильонах и киосках, производственные предприятия создают быстровозводимые бытовые помещения и мастерские или вообще используют отдельные вагончики, которые временно запитывают электроэнергией.

Чаще всего подобные сооружения выполняются из хорошо проводящих электрический ток металлических листов либо имеют сырые стены с повышенной влажностью. Безопасность человека при нахождении в подобных условиях может обеспечить только система заземления, выполненная по схеме ТТ. Она специально рассчитана для работы в таких условиях, когда потенциал сети имеет высокую вероятность аварийного появления на токоведущих стенках или корпусах оборудования.

Принципы построения схемы заземления по системе ТТ

Главное требование безопасности в этой ситуации обеспечивается тем, что защитный РЕ-проводник создается и заземляется не на трансформаторной подстанции, а на самом объекте потребления электрической энергии без связи с рабочим N-проводником, подключенным к заземлителю питающего трансформатора. Эти нули не должны контактировать и объединяться даже в том случае, когда рядом смонтирован отдельный контур заземления.

Таким способом полностью отделяются защитным РЕ-проводником все опасные токопроводящие поверхности зданий из металла и корпуса подключенных электроприборов от действующей системы питания электроэнергии.

Внутри здания или строения монтируется защитный РЕ-проводник из прута или полоски металла, который служит в качестве шины для подключения всех опасных элементов, обладающих токопроводящими свойствами. С противоположной стороны этот защитный ноль соединяется с отдельным контуром заземления. Собранный таким методом РЕ-проводник объединяет все участки, имеющие риск появления опасного напряжения, в единую систему уравнивания потенциалов.

Подключение опасных металлических конструкций к защитному нулю может выполняться многожильным гибким проводом повышенного сечения, маркируемого полосками желто-зеленого цвета.

При этом еще раз заострим внимание на том, что категорически запрещается объединять элементы конструкций зданий и металлические корпуса электрических устройств с рабочим нулем N.

Технические требования обеспечения безопасности в системе ТТ

Из-за случайного нарушения изоляции электропроводки потенциал напряжения способен внезапно появиться в любом месте не подключенной, но токопроводящей части здания. Человек, прикоснувшийся к ней и земле, сразу оказывается под действием электрического тока.

Автоматические выключатели, защищающие от сверхтоков и перегрузок, могут только косвенно использоваться для снятия напряжения в этом случае, поскольку часть тока пойдет минуя цепочку рабочего нуля, а сопротивление контура основного заземления должно иметь очень низкое значение.

Чтобы обезопасить человека работой автоматических выключателей необходимо создать условие образования потенциала утечки на открытой токоведущей части не более 50 вольт относительно потенциала земли. На практике это выполнить сложно по ряду причин:

• высокой кратности токов коротких замыканий времятоковой характеристики, используемых конструкциями различных выключателей;

• большим сопротивлением контура заземления;

• сложностью технических алгоритмов для работы подобных устройств.

Поэтому предпочтение в создании защитного отключения дается устройствам, реагирующим непосредственно на появление тока утечки, ответвляющегося от основного расчетного пути протекания нагрузки, через РЕ-проводник и локализацию его снятием напряжения с контролируемой схемы, что выполняют только УЗО или дифавтоматы.

Исключить риски получения электрических травм при этом способе заземления можно только при условии комплексного внедрения четырех основных задач:

1. правильная установка и эксплуатация защитных устройств типа УЗО или дифференциальных автоматов;

2. поддержание рабочего нуля N в технически исправном состоянии;

3. использование защитных устройств от перенапряжений в сети;

4. правильная эксплуатация местного контура заземления.

УЗО или дифавтоматы

Практически все части электропроводки здания должны быть охвачены зоной защиты этих устройств от возникновения токов утечек. Причем, их уставка на срабатывание не должна превышать 30 миллиампер. Это обеспечит отключение напряжения с аварийного участка при пробое изоляции электропроводки, исключит случайный контакт человека со стихийно возникшим опасным потенциалом, защитит от получения электротравмы.

Установка на вводном щите в дом противопожарного УЗО с уставкой в 100÷300 мА повышает уровень безопасности и обеспечивает введение второй степени селективности.

Рабочий ноль N

Чтобы схема УЗО правильно определяла токи утечек, необходимо создать ей для этого технические условия и исключить ошибки. А они возникают сразу при объединении цепей рабочего и защитного нулей. Поэтому рабочий ноль должен быть обязательно надежно отделен от защитного, а соединять их нельзя. (Третье напоминание!).

Защита от перенапряжений в сети

Возникновение электрических разрядов в атмосфере, связанные с образованием молний, носят случайный, стихийный характер. Они могут проявиться не только электрическим ударом в строение, но и попаданием в провода воздушной линии электропередач, что происходит довольно часто.

Энергетики применяют меры защиты от подобных природных явлений, но они не всегда оказываются достаточно эффективными. Большая часть энергии ударившей молнии отводится от ЛЭП, но какая-то ее доля оказывает вредное воздействие на всех подключенных потребителей.

Защититься от действия подобных всплесков завышенных напряжений, приходящих по питающей ВЛ, можно с помощью применения специальных устройства — ограничителей перенапряжений типа ОПН либо импульсных устройств защиты от перенапряжений (УЗИП).

Поддержание местного контура заземления в исправном состоянии

Эта задача возлагается в первую очередь на владельца здания. Никто другой самостоятельно заниматься подобным вопросом не будет.

Контур заземления зарыт своей большей частью в земле и таким способом спрятан от случайных механических повреждений. Однако, в почве постоянно находятся растворы различных кислот, щелочей, солей, которые вызывают окислительно-восстановительные химические реакции с металлическими деталями контура, образующими слой коррозии.

За счет этого ухудшается проводимость металла в местах контакта с грунтом и увеличивается общее электрическое сопротивление контура. По его величине судят о технических возможностях заземления и его способностях проводить токи неисправностей на потенциал земли. Делается это проведением электрических замеров.

Исправный контур заземления должен надежно пропустить к потенциалу земли ток уставки устройства защитного отключения, например, в 10 миллиампер и не исказить его. Только в этом случае УЗО правильно сработает, а система ТТ выполнит свое предназначение.

Если сопротивление контура заземления будет выше нормы, то оно станет препятствовать прохождению тока, уменьшать его, чем может полностью исключить защитную функцию.

Поскольку ток работы УЗО зависит от комплексного сопротивления цепи и состояния контура заземления, то существуют рекомендованные значения сопротивлений, которые позволяют обеспечивать гарантированное срабатывание защит. Эти величины показаны на картинке.

Измерение этих параметров требует профессиональных знаний и точных специализированных приборов, работающих по принципу мегаомметра, но использующих усложненный алгоритм с дополнительной схемой подключения и строгую последовательность вычислений. Качественный измеритель сопротивления контура заземления результаты своей работы хранит в памяти и отображает на информационном табло.

По ним с помощью компьютерных технологий строятся графики распределения электрических характеристик контура и анализируется его состояние.

Поэтому подобными работами занимаются аккредитованные электротехнические лаборатории со специальным оборудованием.

Замер сопротивления изоляции контура заземления необходимо делать сразу после ввода электроустановки в работу и периодически в процессе эксплуатации. Когда полученное значение выходит за пределы нормы, превышая ее, то создают дополнительные участки контура, подключаемые параллельно. Окончание правильности выполненных работ проверяют повторными измерениями.

Опасные неисправности схемы в системе ТТ

При рассмотрении технических требований обеспечения безопасности выделены четыре главные условия, решение которых должно выполняться комплексно. Нарушение любого пункта может привести к печальным последствиям во время пробоя сопротивления изоляции у фазного проводника.

Например, попадание фазы на корпус электроприбора при неисправном УЗО или нарушенном контуре заземления приведет к электротравме. Установленные в схеме автоматические выключатели могут просто не сработать, поскольку ток через них будет меньше уставки.

Частично исправить ситуацию в этом случае можно за счет:

• введения системы выравнивания потенциалов;

• подключения второй селективной ступени защиты УЗО на все здание, о которой уже упоминалось в рекомендациях.

Поскольку вся организация работ по созданию заземления системы ТТ является сложной и требует точного исполнения технических условий, то выполнение подобного монтажа следует доверять только подготовленным работникам.

Системы заземления TN-S, TN-C, TNC-S, TT, IT

При проектировании, монтаже и эксплуатации электроустановок, промышленного и бытового электрооборудования, а также электрических сетей освещения, одним из основополагающих факторов обеспечения их функциональности и электробезопасности является точно спроектированное и правильно выполненное заземление. Основные требования к системам заземления содержатся в пункте 1.7 Правил устройства электроустановок (ПУЭ). В зависимости от того, каким образом, и с каким заземляющими конструкциями, устройствами или предметами соединены соответствующие провода, приборы, корпуса устройств, оборудование или определенные точки сети, различают естественное и искусственное заземление.

Естественными заземлителями являются любые металлические предметы, постоянно находящиеся в земле: сваи, трубы, арматура и другие токопроводящие изделия. Однако, ввиду того, что электрическое сопротивление растеканию в земле электротока и электрических зарядов от таких предметов плохо поддается контролю и прогнозированию, использовать естественное заземление при эксплуатации электрооборудования запрещается. В нормативной документации предусмотрено использование только искусственного заземления, при котором все подключения производятся к специально созданным для этого заземляющим устройствам.

Основным нормируемым показателем, характеризующим, насколько качественно выполнено заземление, является его сопротивление. Здесь контролируется противодействие растеканию тока, поступающего в землю через данное устройство — заземлитель. Величина сопротивления заземления зависит от типа и состояния грунта, а также особенностей конструкции и материалов, из которых изготовлено заземляющее устройство. Определяющим фактором, влияющих на величину сопротивления заземлителя, является площадь непосредственного контакта с землей составляющих его пластин, штырей, труб и других электродов.

Виды систем искусственного заземления

Основным документом, регламентирующим использование различных систем заземления в России, является ПУЭ (пункт 1.7), разработанный в соответствии с принципами, классификацией и способами устройства заземляющих систем, утвержденных специальным протоколом Международной электротехнической комиссии (МЭК). Сокращенные названия систем заземления принято обозначать сочетанием первых букв французских слов: «Terre» — земля, «Neuter» — нейтраль, «Isole» — изолировать, а также английских: «combined» и «separated» — комбинированный и раздельный.

• T — заземление.
• N — подключение к нейтрали.
• I — изолирование.
• C — объединение функций, соединение функционального и защитного нулевых проводов.
• S — раздельное использование во всей сети функционального и защитного нулевых проводов.

В приведенных ниже названиях систем искусственного заземления по первой букве можно судить о способе заземления источника электрической энергии (генератора или трансформатора), по второй – потребителя. Принято различать TN, TT и IT системы заземления. Первая из которых, в свою очередь, используется в трех различных вариантах: TN-C, TN-S, TN-C-S. Для понимания различий и способов устройства перечисленных систем заземления следует рассмотреть каждую из них более детально.

1. Системы с глухозаземлённой нейтралью (системы заземления TN)

Это обозначение систем, в которых для подключения нулевых функциональных и защитных проводников используется общая глухозаземленная нейтраль генератора или понижающего трансформатора. При этом все корпусные электропроводящие детали и экраны потребителей следует подключить к общему нулевому проводнику, соединенному с данной нейтралью. В соответствии с ГОСТ Р50571.2-94 нулевые проводники различного типа также обозначают латинскими буквами:

• N — функциональный «ноль»;
• PE — защитный «ноль»;
• PEN — совмещение функционального и защитного нулевых проводников.

Построенная с использованием глухозаземленной нейтрали, система заземления TN характеризуется подключением функционального «ноля» — проводника N (нейтрали) к контуру заземления, оборудованному рядом с трансформаторной подстанцией. Очевидно, что в данной системе заземление нейтрали посредством специального компенсаторного устройства — дугогасящего реактора не используется. На практике применяются три подвида системы TN: TN-C, TN-S, TN-C-S, которые отличаются друг от друга различными способами подключения нулевых проводников «N» и «PE».

Система заземления TN-C

Система заземления TN-C

Как следует из буквенного обозначения, для системы TN-C характерно объединение функционального и защитного нулевых проводников. Классической TN-C системой является традиционная четырехпроводная схема электроснабжения с тремя фазными и одним нулевым проводом. Основная шина заземления в данном случае – глухозаземленная нейтраль, с которой дополнительными нулевыми проводами необходимо соединить все открытые детали, корпуса и металлические части приборов, способные проводить электрический ток..

Данная система имеет несколько существенных недостатков, главный из которых – утеря защитных функций в случае обрыва или отгорания нулевого провода. При этом на неизолированных поверхностях корпусов приборов и оборудования появится опасное для жизни напряжение. Так как отдельный защитный заземляющий проводник PE в данной системе не используется, все подключенные розетки земли не имеют. Поэтому используемое электрооборудование приходится занулять – соединять корпусные детали с нулевым проводом. .

Если при таком подключении фазный провод коснется корпуса, из-за короткого замыкания сработает автоматический предохранитель, и опасность поражения электрическим током людей или возгорания искрящего оборудования будет устранена быстрым аварийным отключением. Важным ограничением при вынужденном занулении бытовых приборов, о чем следует знать всем проживающим в помещениях, запитанных по системе TN-C, является запрет использования дополнительных контуров уравнивания потенциалов в ванных комнатах.

В настоящее время данная система заземления сохранилась в домах, относящихся к старому жилому фонду, а также применяется в сетях уличного освещения, где степень риска минимальна.

Система TN-S

Система заземления TN-S

Более прогрессивная и безопасная по сравнению с TN-C система с разделенными рабочим и защитным нолями TN-S была разработана и внедрена в 30-е годы прошлого века. При высоком уровне электробезопасности людей и оборудования это решение имеет один, но достаточно очень существенный недостаток — высокую стоимость. Так как разделение рабочего (N) и защитного (PE) ноля реализовано сразу на подстанции, подача трехфазного напряжения производится по пяти проводам, однофазного — по трем. Для подключения обоих нулевых проводников на стороне источника используется глухозаземленная нейтраль генератора или трансформатора.

В ГОСТ Р50571 и обновленной редакции ПУЭ содержится предписание об устройстве на всем ответственных объектах, а также строящихся и капитально ремонтируемых зданиях энергоснабжения на основе системы TN-S, обеспечивающей высокий уровень электробезопасности. К сожалению, широкому распространению и внедрению системы TN-S препятствует высокий уровень затрат и ориентированность российской энергетики на четырехпроводные схемы трехфазного электроснабжения.

Система TN-C-S

Система заземления TN-C-S

С целью удешевления оптимальной по безопасности, но финансово емкой системы TN-S с разделенными нулевыми проводниками N и PE, было создано решение, позволяющее использовать ее преимущества с меньшим бюджетом, незначительно превышающим расходы на энергоснабжение по системе TN-C. Суть данного способа подключения состоит в том, что с подстанции осуществляется подача электричества с использованием комбинированного нуля «PEN», подключенного к глухозаземленной нейтрали. Который при входе в здание разветвляется на «PE» — ноль защитный, и еще один проводник, исполняющий на стороне потребителя функцию рабочего ноля «N».

Данная система имеет существенный недостаток — в случае повреждения или отгорания провода PEN на участке подстанция — здание, на проводнике PE, а, следовательно, и всех связанных с ним корпусных деталях электроприборов, появится опасное напряжение. Поэтому при использовании системы TN-C-S, которая достаточно распространена, нормативные документы требуют обеспечения специальных мер защиты проводника PEN от повреждения.

Система заземления TT

Система заземления TT

При подаче электроэнергии по традиционной для сельской и загородной местности воздушной линии, в случае использования здесь небезопасной системы TN-C-S трудно обеспечить надлежащую защиту проводника комбинированной земли PEN. Здесь все чаще используется система TT, которая предполагает «глухое» заземление нейтрали источника, и передачу трехфазного напряжения по четырем проводам. Четвертый является функциональным нолем «N». На стороне потребителя выполняется местный, как правило, модульно-штыревой заземлитель, к которому подключаются все проводники защитной земли PE, связанные с корпусными деталями.

Совсем недавно разрешенная к использованию на территории РФ, данная система быстро распространилась в российской глубинке для энергоснабжения частных домовладений. В городской местности TT часто используется при электрификации точек временной торговли и оказания услуг. При таком способе устройства заземления обязательным условием является наличие приборов защитного отключения, а также осуществление технических мер грозозащиты.

2. Системы с изолированной нейтралью

Во всех описанных выше системах нейтраль связана с землей, что делает их достаточно надежными, но не лишенными ряда существенных недостатков. Намного более совершенными и безопасными являются системы, в которых используется абсолютно не связанная с землей изолированная нейтраль, либо заземленная при помощи специальных приборов и устройств с большим сопротивлением. Например, как в системе IT. Такие способы подключения часто используются в медицинских учреждениях для электропитания оборудования жизнеобеспечения, на предприятиях нефтепереработки и энергетики, научных лабораториях с особо чувствительными приборами, и других ответственных объектах.

Система IT

Система заземления IT

Классическая система, основным признаком которой является изолированная нейтраль источника – «I», а также наличие на стороне потребителя контура защитного заземления – «Т». Напряжение от источника к потребителю передается по минимально возможному количеству проводов, а все токопроводящие детали корпусов оборудования потребителя должны быть надежно подключены к заземлителю. Нулевой функциональный проводник N на участке источник – потребитель в архитектуре системы IT отсутствует.

Назначение заземления

Покупая любое электрооборудование, будь то стиральная машина или холодильник он не рассчитан на пожизненный срок службы и в процессе работы как любое другое оборудование может сломаться. Чтобы защитить электрооборудование от ненормальных режимах работы (перегрузка или короткое замыкание) применяются различные защитные аппараты (автоматы, пробки и т.д.)

Но бывают ситуации, когда защитные устройства не реагируют на возникшие повреждения. Одним из таких случаев является повреждение внутренней изоляции и возникновении на металлическом корпусе оборудования высокого напряжения.

В этом случае защита необходима самому человеку, который попадет под напряжение прикоснувшись к поврежденному оборудованию. Для защиты от таких повреждений и было придумано заземление, основное назначение которого — снизить величину этого напряжения.

То есть, основное назначение заземления — снизить напряжение прикосновения до безопасной величины.

Предположим, что у вас дома имеется потолочный светильник, корпус которого не подключен к заземлению. В следствии повреждения изоляции металлическая часть светильника оказалась под напряжением. В тот момент когда вы попытаетесь поменять лампочку вас ударит током, так как прикоснувшись к корпусу вы становитесь проводником и электрический ток будет протекать через ваше тело в землю.

Если же светильник будет заземлен, большая часть тока будет стекать в землю по заземляющему проводу и в момент касания, напряжение на корпусе, будет намного меньше, а соответственно и величина тока проходящий через вас будет также меньше.

Заземлением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с землей (контуром заземления) которые в нормально состоянии не находятся под напряжением, но могут оказаться из-за повреждения изоляции.

Также, заземление необходимо для функциональности таких аппаратов как УЗО. Если корпуса электроустановок не будут соединены с землей, то ток утечки протекать не будет, а значит УЗО, не среагирует на неисправность.

Отличие заземления от зануления

Наряду с заземлением вам наверняка приходилось слышать такой термин как зануление.

Занулением — называется соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки с нулем (нулевым проводником сети).

По своему назначению заземление и зануление выполняют одну и туже задачу – защищают человека от поражения электрическим током. Однако обеспечивают они эту защиту немного разными способами. В сетях с занулением происходит отключение от сети электрооборудования, корпус которого из-за пробоя изоляции оказался под напряжением.

Рассмотрим пример, в котором обеспечивается защита электроустановки с помощью зануления.

Как видно из рисунка при пробое фазы на соединенный с нулем корпус возникает замкнутый контур между фазой и нулем, то есть однофазное короткое замыкание. На возникшее короткое замыкание реагируют защитные устройства, такие как автоматы или предохранители, в результате происходит отключение поврежденной электроустановки от источника питания.

Рассмотренные выше примеры дают возможность сделать вывод что:

— заземление осуществляется защиту снижением напряжения прикосновения.

— зануление осуществляется защиту отключением электроустановки от сети.

Наверняка у вас возникал вопрос в каких случаях выполняют защиту заземлением, а в каких занулением. Применение в разных случаях заземления и зануления вызвано разными системами заземления электроустановок. В электроустановках напряжением до 1000 В применяются пять систем заземления: TN-C, TN-S, TN-C-S, TT, IT.

Зануление используют в качестве защиты в таких системах, в которых присутствует PEN, PE или N проводник. Это сети с глухо заземленной нейтралью, TN-C, TN-S и TN-C-S.

Заземление применяют в электроустановках с системами заземления TT и IT.

Рассмотренные выше способы заземления и зануления больше подходят для применения в промышленных электроустановках на производстве. Более детально рассмотреть подключение и монтаж заземления для бытовых электроустановок можно здесь: заземление в квартире и заземление в частном доме.

Понравилась статья — сохрани на стену!

Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока

Назначение заземления нейтрали обмоток источника тока. Рассмот­рим сеть, изолированную от земли, т.е. с изолированной нейтралью обмоток источника тока и без повторного заземления нулевого защитного проводника. Нетрудно видеть, что в этой сети зануление обеспечит отключение поврежденной установки так же на­дежно, как и в сети с заземленной нейтралью, и режим нейтрали как бы не имеет значения. Однако при замыкании фазы на землю (рис. П.37, а), что может произойти в результате обрыва и падения провода на землю, а также при замыкании фазы на не изолиро­ванный от земли корпус, земля приобретает потенциал фазы и между зануленным оборудованием, имеющим нулевой потенци­ал, и землей возникает напряжениеUк, близкое по значению к фазному напряжению сетиUф. Оно будет существовать до отклю­чения всей сети вручную или до ликвидации замыкания на землю, так как максимальная токовая защита при этом повреждении не сработает. Указанная ситуация очень опасна.

В сети с заземленной нейтралью при таком повреждении будет практически безопасная ситуация. В этом случаеUфразделится пропорционально сопротивлениям замыкания фазы на землюrзми заземления нейтралиr0(рис. П.37, б), благодаря чемуUкумень­шится и будет равно падению напряжения на сопротивлении за­земления нейтрали:

Рис. П.37. Замыкание фазы на землю в трехфазной четырехпроводной сети с изо­лированной (а) и заземленной (б) нейтралью обмоток источника тока

где rзм— ток замыкания на землю, А.

Как правило, сопротивление rзм, которое оказывает грунт току при случайном замыкании фазы на землю, во много раз больше сопротивления специально выполненного заземления нейтра­ли г0. ПоэтомуUкоказывается незначительным. Например, при

Uф= 220 В, г0= 4 Ом иrзм= 100 Ом

Таким образом, заземление нейтрали обмоток источника тока, питающего сеть до 1000 В, предназначено для снижения напря­жения зануленных корпусов (а следовательно, нулевого защит­ного проводника) относительно земли до безопасного значения при замыкании фазы на землю.

6. Назначение повторного заземления нулевого защитного проводника. Повторное заземление нулевого защитного проводника практи­чески не влияет на отключающую способность схемы зануления, и в этом смысле без него можно обойтись.

Однако при отсутствии повторного заземления нулевого за­щитного проводника возникает опасность для людей, прика­сающихся к зануленному оборудованию в период, пока суще­ствует замыкание фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва эта опасность резко повышается, поскольку на­пряжение относительно земли оборванного участка нулевого провода и присоединенных к нему корпусов может достигать фазного напряжения сети. Рассмотрим оба этих случая.

При замыкании фазы на корпус в сети, не имеющей повторно­го заземления нулевого защитного проводника (рис. П.38), уча­сток нулевого защитного проводника, находящийся за местом замыкания, и все присоединенные к нему корпуса окажутся под напряжением относительно земли Uн:

(П.47)

где Iк— ток КЗ, проходящий по петле фаза—нуль, А;rнз— полное сопротивление участка нулевого защитного проводника, обтекае­мого токомIк, Ом (т.е. участка ЛВ).

Напряжение Uнбудет существовать в течение аварийного периода, т.е. с момента замыкания фазы на корпус до автома­тического отключения поврежденной установки от сети.

Если для упрощения пренебречь сопротивлением обмоток ис­точника тока и индуктивным сопротивлением петли фаза—нуль, а также считать, что фазный и нулевой защитный проводники об­ладают лишь активными сопротивлениями RфиRНЗ, то (П.47)

примет вид

Если нулевой защитный проводник имеет повторное заземле­ние с сопротивлением rП(на рис. П.38 это заземление показано штриховым контуром), тоUНснизится до значения где Iз— ток, стекающий в землю через сопротивление гП, А;UAВ— падение напряжения в нулевом защитном проводнике на участке АВ, В; г0— сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом. Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника снижает напряжение на зануленных корпусах в период замыка­ния фазы на корпус.

Рис. П.39. Замыкание на корпус при обрыве нулевого защитного проводника

а — в сети без повторного заземления нулевого защитного проводника; б— в сети

с повторным заземлением нулевого защитного проводника

При случайном обрыве нулевого защитного проводника и за­мыкании фазы на корпус за местом обрыва (при отсутствии повтор­ного заземления) напряжение относительно земли участка нулевого защитного проводника за местом обрыва и всех присоединенных к нему корпусов, в том числе корпусов исправных установок, окажет­ся близким по значению фазному напряжению сети (рис. ГТ.39, а). Это напряжение будет существовать длительно, поскольку повреж­денная установка автоматически не отключится, и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.

Если же нулевой защитный проводник имеет повторное заземле­ние, то при его обрыве сохранится цепь, по которой токI3течет через землю (рис П.39, б), благодаря чему напряжение занулен­ных корпусов, находящихся за местом обрыва, снизится до

При этом корпуса установок, присоединенных к нулевому за­щитному проводнику до места обрыва, приобретут напряжение относительно земли:

Итак, повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, возни­кающую в результате обрыва нулевого защитного проводника и замыкания фазы на корпус за местом обрыва, но не может устра­нить ее полностью, т.е. обеспечить тех условий безопасности, ко­торые существовали до обрыва.

78. Заземление и зануление. Назначение, область применения и устройство.

Защитное заземление – преднамеренное электриче­ское соединение с землей или ее эквивалентом металли­ческих нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Назначение защитного заземления – устранение опасности поражения людей электрическим током при появлении напряжения на конструктивных частях электрооборудования, т. Е. При замыкании на корпус.

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжений прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это дости­гается уменьшением потенциала заземленного оборудо­вания, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит че­ловек, до потенциала, близкого по значению к потен­циалу заземленного оборудования.

Область применения защитного заземления – трехфазные сети напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и выше 1000 В с любым режимом нейтрали. Типы заземляющих устройств. Заземляющим устройством называется совокупность заземлителя—металли­ческих проводников, находящихся в непосредственном соприкосновении с землей, и заземляющих проводни­ков, соединяющих заземляемые части электроустановки с заземлителем. Различают два типа заземляющих уст­ройств: выносное (или сосредоточенное) и контурное (или распределенное).

Выносное заземляющее устройство ха­рактеризуется тем, что заземлитель его вынесен за пре­делы площадки, на которой размещено заземляемое оборудование, или сосредоточен на некоторой части этой площадки.

Данный тип заземляющего устройства при­меняют лишь при малых значениях тока замыкания на землю и, в частности, в установках напряжением до 1000 В, где потенциал заземлителя не превышает допу­стимого напряжения прикосновения. Преимуществом такого типа заземляющего устройства является возмож­ность выбора места размещения электродов с наимень­шим сопротивлением грунта (сырое, глинистое, в низи­нах и т. П.).

Контурное заземляющее устройство ха­рактеризуется тем, что его одиночные заземлители раз­мещают по контуру (периметру) площадки, на которой находится заземляемое оборудование, или распределя­ют по всей площадке по возможности равномерно.

Безопасность при контурном заземлителе обеспечива­ется выравниванием потенциала на защищаемой терри­тории путем соответствующего размещения одиночных заземлителей.

Внутри помещений выравнивание потенциала проис­ходит естественным путем через металлические конст­рукции, трубопроводы, кабели и подобные им проводя­щие предметы, связанные с разветвленной сетью зазем­ления.

Выполнение заземляющих устройств. Различают за­землители искусственные, предназначенные исключи­тельно для целей заземления, и естественные — находящиеся в земле металлические предметы для иных целей.

Защитному заземлению подлежат металлические нетоковедущие части оборудования, которые из-за неисправности изоляции могут оказаться под напряжением и к которым возмож­но прикосновение людей и животных. При этом в по­мещениях с повышенной опасностью и особо опасных по условиям поражения током, а также в наружных ус­тановках заземление является обязательным при но­минальном напряжении электроустановки выше 42 В пе­ременного и выше 110 В постоянного тока, а в поме­щениях без повышенной опасности — при напряжении 380 В и выше переменного и 440 В и выше постоянного тока. Лишь во взрывоопасных помещениях заземление выполняете зависимо от значения напряжения ус­тановки.

Занулением называется преднамеренное электриче­ское соединение с нулевым защитным проводником ме­таллических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением.

Нулевым защитным проводником называется провод­ник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленой нейтральной точкой обмотки источника тока или ее эквивалентом. Нулевой защитный проводник следует отличать от нулевого рабочего проводника, который также соединен с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока, но предназначен для питания током электроприемников, т. е. по нему проходит рабочий ток.

Кроме того, поскольку зануленные части оказывают­ся заземленными через нулевой защитный проводник, то в аварийный период, т. е. с момента возникновения замыкания фазы на корпус и до автоматического отклю­чения поврежденной установки от сети, появляется за­щитное свойство этого заземления, подобно тому как имеет место при защитном заземлении. Иначе говоря, заземление зануленных частей через нулевой защитный проводник снижает в аварийный период их напряже­ние относительно земли.)

Область применения зануления — трехфазные четырехпроводные сети напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью. Обычно это сети напряжением 380/220 В, широко применяющиеся в машиностроитель­ной промышленности и других отраслях, а также сети 220/127 В и 660/380 В.

Назначение нулевого защитного проводника — создание для тока короткого замыкания цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для быстрого срабатывания защиты, т.е. быстрого отключения поврежденной ус­тановку от сети.

Назначение заземления нейтрали — снижение до без­опасного значения напряжения относительно земли ну­левого проводника (и всех присоединенных к нему кор­пусов) при случайном замыкании фазы на землю.

Назначение повторного заземления нулевого защит­ного проводника — уменьшение опасности поражения людей током, возникающей при обрыве этого проводни­ка и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.

В самом деле, при случайном обрыве нулевого за­щитного проводника и замыкании фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного заземления при­ведет к тому, что напряжение относительно земли обор­ванного участка нулевого проводника и всех присоеди­ненных к нему корпусов окажется равным фазному на­пряжению сети Uф. Это напряжение, безус­ловно опасное для человека, будет существовать дли­тельное время, поскольку поврежденная установка ав­томатически не отключится и ее будет трудно обнаружить среди исправных установок, чтобы отключить вручную.

Следовательно, повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения током, возникающую в результате обрыва нулевого защитного проводника, но не может устранить ее полностью, т. е. не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва.

В связи с этим требуется тщательная прокладка ну­левого защитного проводника, чтобы исключить возмож­ность его обрыва по любой причине. Поэтому в нулевом защитном проводнике в отличие от нулевого рабочего провода запрещается ставить предохранители, рубиль­ники и другие приборы, которые могут нарушить его целостность.

Согласно требованиям Правил устройства электроус­тановок нулевой защитный проводник должен иметь повторные заземления лишь на воздушных линиях электропередачи, где он совмещается с нулевым рабочим проводом. При этом каждое повторное заземление должно иметь сопротивление не больше 60 Ом при на­пряжении 220/127 В, 30 Ом при 380/220 В и 15 Ом при 660/380 В; суммарное сопротивление всех повторных за­землений должно быть не больше 20 Ом при напряже­нии 220/127 В, 10 Ом при 380/220 В и 5 Ом при 660/380 В.

Занулению подлежат те же металлические конструк­тивные нетоковедущие части электрооборудования, ко­торые подлежат защитному заземлению: корпуса машин и аппаратов, баки трансформаторов и др.

Технологическая оснастка 1

1. Типовые схемы установки деталей в приспособлении. 1

2. Расчёт сил зажима при закреплении деталей в 3-х кулачковом патроне. 2

3. Расчёт точности установки деталей в приспособлении. 2

4. Конструкции установочных элементов. 3

5. Типы силовых приводов. 5

МСИС 6

6. Нормирование микронеровностей поверхности. 6

7. Стандартизация и нормирование точности гладких цилиндрических поверхностей. 9

8. Влияние отклонений формы и расположения поверхностей на работу деталей машин. 11

9. Виды отклонений формы и расположения поверхностей. Обозначение их допусков на чертежах. 12

10.Выбор средств измерения для контроля точности деталей. 17

11. Понятие о допуске, предельных размерах, отклонениях и посадках. Обозначение посадок и полей допусков на чертежах. 18

12. Типы посадок; посадки в системе отверстия и системе вала. 20

Теория резания 21

13. Показатели качества обработанной поверхности, их зависимость от условий резания. Контроль качества. 21

14. Инструментальные материалы, их выбор и сравнение между собой. 22

15. Тепловые явления при резании и их влияние на качество обработки. 26

16. Зависимость температуры резания от условий резания. Уравнение теплового баланса. 28

17. Сила резания, её составляющие и их зависимость от условий резания. Мощность резания. Влияние сил резания на качество обработки. 31

18. Виды износа режущего клина и его влияние признаки. Критерий износа. Влияние износа на качество обработки. 32

19. Зависимость периода стойкости инструмента от условий резанья. Порядок назначения и расчета элементов режима резания. 33

20. Методы повышения эффективности режущих инструментов. 35

МРС 36

21. Проверка и испытание станков на геометрическую и кинематическую точность, жёсткость и виброустойчивость. 36

22. Эксплуатация и ремонт станков. Система ППР. Установка станков на фундамент и виброопоры. 38

23. Конструктивные особенности и эксплуатация станков с ЧПУ. 40

24. Разновидности систем управления станочным оборудованием. 42

25. Универсальность, гибкость и точность станочного оборудования. 43

26. Технико-экономические показатели станков, эффективноть, производительность и надежность станков. 44

27. Назначение, особенность применения и устройство промышленных роботов. 46

28. Основные узлы и механизмы универсальных металлорежущих станков (на примере токарных, фрезерных). 48

29. Основные технические характеристики промышленных роботов. 49

ТМС 51

30. Типы производства и их влияние на техпроцесс. 51

31. Формы организации производства, понятие о производственном процессе. 53

32. Систематические погрешности обработки и их учёт при анализе и управлении точностью обработок. 55

33. Технологичность изделий и деталей. 58

34. Требования к технологичности деталей при обработке на станках с ЧПУ. 60

35. Типизация техпроцессов, её сущность, преимущество и недостатки. Роль классификации деталей. 62

36. Случайные погрешности обработки и их учёт при анализе и управлении точностью обработки. 64

37. Методы расчета точности и анализа технологических процессов: 66

38. Сущность групповой обработки. Принцип образования группы и создания комплексной детали. Преимущество групповой обработки. 69

39. Структура расчетного минимального припуска. Методы расчета минимального припуска. 71

40. Принцип дифференциации и концентрации операций. 73

41. Классификация баз по числу лишаемых степеней свободы. 75

42. Классификация баз по функ-ому назначению. 76

43. Принципы постоянства и единства баз. 78

Автоматизация 79

44. Разновидность загрузочных устройств по способу сосредоточения в них деталей. 79

45.Классификация БЗУ и их целевые механизмы. 79

47. Классификация системы автоматического управления. 80

48.Система автоматического управления упругими перемещениями. 81

49. Экономическая эффективность автоматизации производства. 81

50. Особенности автоматизации сборочных работ. 82

51. Классификация средств активного контроля деталей и требования предъявляемые к ним. 83

САПР 84

52. Классификация САПР. 84

53. Состав и структура САПР. 84

54. Типовые решения при проектировании. Выбор типового решения. 85

55. Различные подходы к организации информационного фонда: размещение данных непосредственно в теле программы, запись данных в файл, использование баз данных, их преимущества и недостатки. 90

56. Основные методики автоматизированного проектирования технологических процессов: метод прямого проектирования (документирования), метод анализа (адресации, аналога), метод синтеза. 93

57. Назначение и возможность САПР «Компас-График» 106

Режущий инструмент 107

59. Инструментальная оснастка станков с ЧПУ. 107

60. Виды свёрл, их назначение. 108

61. Конструктивные элементы и геометрия зенкеров, их назначение. 109

62. Конструктивные элементы и геометрия разверток, их назначение. 110

63. Расточной инструмент. 110

64. Абразивные инструменты. 113

65. Виды фрез, их назначение. 116

66. Инструменты для образования резьбы. 119

67. Конструктивные элементы и геометрия протяжек, их виды и назначение. 121

68. Виды зуборезных инструментов, их конструктивные элементы и геометрия. 123

Проектирование МСП 124

69. Классификация механосборочных цехов. Основные вопросы, разрабатываемые при проектировании МСЦ. 124

70. Определение количества оборудования, численности работающих и площади МСЦ. 126

71. Планировка оборудования и рабочих мест механического цеха. 128

Проектирование и производство заготовок 131

72. Выбор рационального метода получения заготовки. 131

73. Виды заготовок и область их применения. 132

74. Специальные виды литья. 133

75. Технико-экономическое обоснование выбора заготовок. 133

Безопасность жизнедеятельности 135

76. Организация службы безопасности труда на предприятии. 135

77. Расследование и оформление актов несчастных случаев, связанных с производством 140

78. Заземление и зануление. Назначение, область применения и устройство. 142