Перечень приборов для проведения измерений:
- Миллиамперметр переменного тока (0-300 мА)
- Переменный резистор - магазин сопротивлений (0,75-43 кОм)
Схема измерения приведена на рисунке П. 4.1.
Рис П. 4.1. Схема измерения тока утечки
П. 4.1. Определение порога срабатывания (дифференциального отключающего тока - I D ) УЗО
- Отключить от установленного в электроустановке УЗО цепь нагрузки с помощью двухполюсного автоматического выключателя. В том случае, если в электроустановке применен однополюсный автоматический выключатель, при выполнении данного измерения для достижения необходимой точности необходимо отсоединить и нулевой рабочий проводник.
В том случае, если значение I D выходит за границы данного диапазона, УЗО подлежит замене.
П. 4.2. Измерение тока утечки в зоне защиты УЗО
Измерение тока утечки по данной методике возможно только при условии применения электромеханических УЗО, например АСТРО*УЗО, поскольку электромеханические УЗО обладают высокой стабильностью (± 5 %) значения отключающего тока - ID (порога срабатывания).
- Подключить к УЗО цепь нагрузки с помощью автоматического выключателя.
- С помощью гибких проводников подключить к указанным на схеме клеммам УЗО измерительную цепь с переменным резистором (магазином сопротивлений) и миллиамперметром. Переменный резистор первоначально должен находиться в положении максимального сопротивления.
- Плавно снижать сопротивление переменного резистора.
- Зафиксировать показание миллиамперметра в момент срабатывания УЗО - I изм.
- Зафиксированное значение тока I изм, используется для расчета I ут, по следующей формуле:
I ут = I D - I изм,
Где I ут - ток утечки в зоне защиты УЗО; I D - значение отключающего тока используемого для данного измерения УЗО; I изм - зафиксированное миллиамперметром значение тока.
Значение I ут является искомым "фоновым" током утечки данной электроустановки.
Государственным предприятием ОПЗ МЭИ выпускается устройство для измерения тока утечки и фазных напряжений в одно- и трехфазных цепях переменного тока - АСТРО*I D .
Устройство АСТРО*I D устанавливается на вводе электроустановки последовательно в цепь главного выключателя и позволяет определить суммарный ток утечки электроустановки под полной токовой нагрузкой.
На цифровом индикаторе устройства отображается текущее значение тока утечки, что позволяет оперативно выявлять дефектные цепь или электроприемник электроустановки.
Внешний вид устройства представлен на рисунке П. 4.2.
Рис П. 4.2. Внешний вид устройства для измерения тока утечки АСТРО*I D
Устройство имеет следующие характеристики:
- Рабочее напряжение, В, - 220/380;
- Диапозон измеряемого дифференциального тока, мА, - 0-200;
- Диапозон измеряемых фазных напряжений, В, - 0-300;
- Погрешность измерения - ± 5%;
- Потребляемая мощность, Вт, - 2;
- Диапозон рабочих температур, о С: от -25 до 40;
- Исполнение - типовой корпус (4 модуля), крепление на DIN-рейку.
П. 4.3. Выявление дефектных цепей электроустановки
Если определенное по данной методике значение тока утечки I ут в зоне защиты УЗО превышает 1/3 номинального отключающего дифференциального тока УЗО, то это означает, что в зоне защиты имеется дефектная цепь.
Для обнаружения дефектных цепей электроустановки проводят измерение тока утечки по вышеизложенной методике с последовательным отключением электрических цепей и электроприемников.
После устранения дефекта изоляции, являющегося причиной повышенного тока утечки, необходимо провести повторное измерение тока утечки в электроустановке.
Допустимые величины тока утечки на корпус и, особенно на пациента должны зависеть и от условий применения аппарата, степени его связи с пациентом. У аппаратов, не предназначенных, для контакта с пациентом они могут быть больше, чем у аппаратов, непосредственно соединенных с телом пациента. Для того чтобы учесть эту разницу, в проект Рекомендация МЭК введено деление электромедицинской аппаратуры на три типа: Н, В, С. К типу Н относится аппаратура, не имеющая рабочей части и во время эксплуатации не приходящая в соприкосновение с больным. Аппаратура типа В имеет рабочую часть и контактирует (намеренно или случайно) с телом пациента. Аппаратура, относящаяся к типу С, применяется при внутрисердечных вмешательствах, т.е. ее рабочая часть может соединяться непосредственно с сердца пациента.
Каковы допустимые величины тока утечки на корпус? В соответствии с проектом Рекомендации МЭК для аппаратов типа Н и В при единичном нарушении ток утечки не должен превышать 0,5мА. Для аппаратов без защитного заземления (класс II) в нормальных условиях наибольшая величина тока утечки составляет 0,25мА для типа Н и 0,1мА для типа В.
Учитывая особую опасность тока утечки аппаратов типа С, его величина при единичном нарушении не должна превышать 0,1мА. В нормальных условиях (класс II) предельная величина равна 0,01мА.
У стационарных аппаратов с постоянным подключением к питающей сети провод защитного заземления защищен от механических воздействий и имеет поэтому, как уже указывалось, повышенную надежность. В связи с этим для стационарных аппаратов типа Н, т.е. не имеющих рабочей части может быть допущен ток утечки на корпус 5мА.
Измерение тока утечки на пациента возможно и при наличии провода защитного заземления, поэтому допустимая величина этого тока в нормальных условиях для аппаратов всех классов, а также аппаратов с автономным питанием составляет 0,1мА для типа В и 0,01мА для типа С. При единичном нарушении (обрыв заземляющего провода, однополюсное отключение сети) допустимая величина тока утечки на пациента увеличивается для аппаратов типа В до 0,5мА и для аппаратов типа С - до 0,05мА.
Если частота тока превышает 50Гц, то предельная величина тока утечки должна быть изменена в соответствии с зависимостью физиологического действия тока от частоты. При частоте более 1кГц предельная величина увеличивается во столько раз, сколько килогерц составляет частота действующего тока. При этом максимальная величина тока не должна превышать 500мА.
Действие на человека тока, имеющего форму, отличную от синусоидальной, изучена недостаточно. Однако с определенным приближением принято в качестве исходного параметра принимать амплитуду тока. При этом за допустимую берется величина, в 1,5 раза превышающая эффективное значение, принятое для синусоидального тока.
> Измерение тока утечки
Измерение тока утечки - одно из наиболее сложных испытаний электробезопасности электромедицинской аппаратуры.
Вследствие несимметричного расположения относительно сердечника начала и конца сетевой обмотки силового трансформатора, а также различной длины и расположения в аппарате сетевых проводов эквивалентные емкости между этими проводами и корпусом могут существенно различаться. Поэтому измерения производятся при подключении прибора поочередно к каждому из сетевых проводов и за величину тока утечки принимают наибольшую измеренную величину.
Если измерительный прибор подключен к фазному проводу, то измеряемый ток:
I = I ут + Iс,
причем ток Iут через полное сопротивление утечки Zут и ток через емкость Iс могут иметь величину одного порядка. Погрешность измерений в этом случае велика.
Если же измерительный прибор подключен к проводу сети, находящемуся под потенциалом земли, то измеряемый ток:
I = Iут - Iс.
При этом погрешность измерений исчезающее мала, так как ток через емкость корпуса относительно земли Iо значительно меньше, чем Iут, поскольку потенциал корпуса, соединенного с землей через малое сопротивление прибора, близок к нулю.
Таким образом, чтобы исключить погрешность измерений, необходимо, чтобы измерительный прибор всегда был под нулевым потенциалом. Для выявления возможной разницы между емкостями утечки с каждого из проводов сетевой цепи измерения должны производиться при перемене полярности сетевых проводов аппарата относительно полюсов сетевой цепи.
Безопасность измеряющего ток утечки наиболее простым способом может быть обеспечена с помощью разделительного трансформатора с заземленной вторичной обмоткой.
Чтобы автоматически скомпенсировать при измерениях разницу в нормах на составляющие различных частот, параллельно измерительному прибору должен быть подключен конденсатор емкостью 0,15мкФ. Внутреннее сопротивление прибора должно составлять 1000Ом + 1%. Обеспечить с такой точностью эту величину трудно даже при условии применения добавочного резистора, поэтому рекомендуется применять милливольтметр с входным сопротивлением не менее 100кОм, шунтированным резистором 1000Ом + 1%
Таким образом, полная схема измерения тока утечки на корпус, в основном соответствующая проекту Рекомендаций МЭК.
Страница 3 из 4
Допустимые токи проводимости (токи утечки) отдельных элементов вентильных разрядников приведены в табл. 5.
Таблица 5. Ток проводимости (утечки) элементов вентильных разрядников
|
Тип разрядника или его элементов |
Выпрямленное напряжение, приложенное к элементу |
Ток проводимости |
Верхний предел |
|
РВВМ-3 |
4 | ||
|
РВС-15 |
16 | ||
|
Элемент разрядников РВМГ-110, | |||
|
Основной элемент разрядника серии | |||
|
Искровой элемент разрядника серии | |||
|
Основной элемент разрядников |
Примечание: Данные табл. 1.8.32 ПУЭ.
Измерение токов утечки и токов проводимости разрядников с шунтирующими сопротивлениями позволяет выявить такие же дефекты, как и измерение сопротивления разрядников мегаомметром, но на несколько более ранней стадии их развития.
Высокое постоянное напряжение для измерения токов проводимости и утечки разрядников можно получить от кенотронного аппарата АИИ-70 (см. рис. 1). Измерения производятся для каждого элемента в отдельности. При этом пульсация выпрямленного напряжения должна быть не более 10%. Аппарат АИИ-70 имеет однополупериодное выпрямление, поэтому для снижения пульсации в измерительную схему включается конденсатор, емкость которого зависит от типа разрядника и должна соответствовать данным табл. 6. Включение конденсатора позволяет уменьшить пульсацию до 3% амплитудного значения напряжения.
Таблица 6. Емкости для сглаживания выпрямленного напряжения при измерении токов проводимости разрядников
|
Тип разрядника |
Номинальное |
Наименьшая емкость, мкФ |
|
|
одно полупериодная |
двухполупериодная |
||
|
Элементы серии РВМГ, основной и искровой элементы разрядника | |||
|
Другие разрядники |
3-10 |
0,2 |
0,1 |
В качестве сглаживающих могут быть применены любые конденсаторы, в частности, косинусные.
Выпрямленное напряжение на испытываемый разрядник следует подавать с помощью экранированного проводника с целью исключения из показаний микроамперметра тока утечки по поверхности изолятора.
Рис. 1. Схема измерения тока утечки вентильного разрядника.
1 - регулировочный трансформатор; 2 - испытательный трансформатор; 3 - выпрямитель; 4 - киловольтметр; 5 - сглаживающий конденсатор; 6 - микроамперметр; 7 - разрядник защиты микроамперметра; 8 - экранированными провод; 9 - испытуемый разрядник.
Токи проводимости вентильных разрядников зависят от напряжения источника питания, поэтому контроль выпрямленного напряжения при измерении токов проводимости производят на стороне высшего напряжения, например, киловольтметром типа С19б или С-100 или измеряют токи утечки при помощи эталонного элемента, отградуированного для данного типа разрядников. Для этого в схему измерения токов проводимости вместо испытываемого разрядника устанавливают эталонный элемент СН-2, постепенно увеличивают при помощи регулировочного устройства испытательное напряжение до значения, при котором ток проводимости равен среднему нормированному значению для данного типа разрядника. Затем в схему устанавливается испытуемый элемент вместо эталонного и измеряется его ток проводимости при том же испытательном напряжении. Если ток проводимости при этом соответствует норме, то элемент разрядника удовлетворяет требованиям. Градуирование эталонного элемента производят отдельно для каждого типа разрядника. При отсутствии эталонного элемента в схему измерения устанавливают один из контролируемых элементов и определяют значение выпрямленного напряжения, при котором ток проводимости равен среднему нормированному для испытываемого типа разрядника. После этого при том же испытательном напряжении измеряют токи проводимости всех элементов и, сравнивая эти токи, определяют исправность элементов разрядника. Измерение напряжения на низкой стороне недопустимо, так как при этом не учитывается искажение формы кривой напряжения и падение напряжения в трансформаторе, что может привести к заметным погрешностям. Так например, для разрядников РВС-33 разница напряжений при измерении на низкой стороне и на высокой стороне киловольтметром может достигать 15 - 18 % .
Схема, приведенная на рис. 9.1, громоздка, неудобна в условиях открытого распределительного устройства и работа с ней связана с повышенной опасностью. Для избежания указанных недостатков разработан и успешно применяется малогабаритный источник высокого напряжения постоянного тока. Этот источник состоит из преобразователя и умножителя напряжения. Питание от сети 220 В переменного тока частотой 50 Гц. Принципиальная схема источника представлена на рис. 9.2.
Преобразователь напряжения включает в себя регулируемый выпрямитель на 10-20 В, генератор напряжения 2 - б кВ частотой 2 - 5 кГц, схему регулирования напряжения. Смонтирован преобразователь в металлическом корпусе, в котором установлены кроме того приборы для измерения высокого напряжения с пределом измерения до 35 кВ и тока - до 1500 мкА.
Напряжение 2 - б кВ частотой 2 - 5 кГц через специальный разъем на панели преобразователя поступает по коаксиальному кабелю на умножитель напряжения. Последний имеет пять ступеней, выполненных на выпрямительных столбиках КЦ-201Е (Uобр = 15 кВ) и на конденсаторах типа КВИ-2200 пФ, (Uн=10 кВ). Умножитель смонтирован в бакелитовой трубе, в которой также расположен набор ограничительных сопротивлений для измерения напряжения на выходе устройства. На средней части бакелитовой трубы расположена клемма "35 кВ", а в верхней части - клемма "к прибору 35 кВ" для измерения выходного напряжения.
Вес устройства - 7.8 кг.
Рис. 2 Схема малогабаритного источника выпрямленного напряжения
Во время измерения с помощью этого устройства с разрядника должно быть снято заземление.
Данное устройство может быть использовано также для испытаний кабельных линий. Предусмотрена возможность получения выпрямленного напряжения до 60 кВ путем включения дополнительного умножителя напряжения.
Измерения токов проводимости разрядников, составленных из отдельных элементов, производятся по схемам, указанным на рис. 3 и 4.
Не допускается испытание разрядников, находящихся на открытых подстанциях, в туманную и дождливую погоду, во время выпадания росы, а также при температуре ниже +5°С.
Для подсоединения провода к электродам разрядника непосредственно с земли используют специальные высоковольтные штанги. Требования к таким штангам аналогичны требованиям, предъявляемым к измерительным штангам. Длина штанги 3,5 - 5 м в зависимости от конструкции опор, на которых установлены разрядники. Периодичность испытаний штанг для производства измерений на разрядниках 1 раз в год (перед периодом измерений). Величина испытательного напряжения 100 кВ. Время испытаний 5 мин.
Запрещается для присоединения проводов влезать на колонку разрядника или прислонять к нему лестницу, т.к. это может вызвать повреждение фарфоровых рубашек, армировки фланцев и падение разрядника.
При измерении следует иметь в виду, что после отключения кенотронного аппарата на высоковольтном проводе и конденсаторе сохранится высокое напряжение. Поэтому перед каждым прикосновением к высоковольтному проводу, конденсатору и выносному прибору, а также перед присоединением проводов, конденсатор необходимо разрядить разрядной штангой и заземлить.
Во избежание повреждения микроамперметра при разряде конденсатора, подключение разрядной штанги следует производить к вводу конденсатора или к выводу кенотронного аппарата.
При измерениях, проводимых в помещении, разрядники должны быть выдержаны в нем не менее четырех часов в летнее время и не менее восьми часов в зимнее время. Поверхность покрышки должна быть чистой и сухой. Применять воду для обмывки фарфора не рекомендуется, так как при этом требуется длительная сушка и повторное испытание.
При измерении тока проводимости разрядников при температуре окружающей среды отличной от 20°С, следует вносить температурную поправку на результат измерения, составляющую 3% на каждые 10°С отклонения температуры. Причем, при положительном отклонении температуры - поправка отрицательная, при отрицательном - положительная.
Существенное уменьшение тока проводимости по отношению к нормальной величине указывает на обрыв в цепи шунтирующих сопротивлений.
Увеличение проводимости является, как правило, результатом проникновения внутрь разрядника влаги, при этом значительные повышения проводимости происходят в случаях закорачивания части шунтирующих сопротивлений каплями влаги или отложения продуктов коррозии между электродами искровых промежутков.
Рис. 9.3. Схемы измерения тока проводимости разрядника из нескольких элементов с не заземленным высоковольтным электродом (а) и с заземленным (б).
* - измеряемый элемент разрядника.
Измерение пробивных напряжений при промышленной частоте.
Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте должно быть в пределах значений, указанных в табл. 7.
Таблица 7. Пробивное напряжение искровых промежутков элементов вентильных разрядников при промышленной частоте
|
Тип элемента или разрядника |
Пробивное напряжение, кВ |
|
Элемент разрядников РВМГ-110, РВМГ-150, РВМГ-220 | |
|
Элемент разрядников РВМГ-330, РВМГ-500 | |
|
Основной элемент разрядников РВМК-330, РВМК-500 | |
|
Искровой элемент разрядников РВМК-330, РВМК-500, РВМК-500П | |
|
Основной элемент разрядников РВМК-500П | |
|
РВП-6, РВО-6 | |
|
РВП-10, РВО-10 | |
|
РБВМ-6. РВРД-6 | |
|
PBOM-10. РВРД-10 |
Измерение пробивного напряжения для разрядников без шунтирующих резисторов производится по схеме рис. 4.а. Напряжение регулируется с помощью регулятора типа РНО. Контроль напряжения допускается производить по вольтметру, установленному в первичной цепи испытательного трансформатора. Скорость подъема напряжения не регламентируется. Ограничивающее сопротивление принимается не менее 10 кОм на 1 кВ испытательного напряжения.
Измерение пробивного напряжения разрядников с шунтирующими резисторами (РВС, РВМ, РВМГ и др.) производится по методике завода-изготовителя и только при наличии специальной испытательной аппаратуры (см. схему рис. 4,б), позволяющей довести испытательное напряжение на разряднике до пробивного в течение не более 0,5 с, но не менее 0,1 с и ограничивающий ток через разрядник до 0,1 А во избежание перегрева и повреждения шунтирующих сопротивлений. Интервал перед повторным пробоем должен быть не менее 10 с. Пробивное напряжение измеряется при помощи электронного осциллографа, включенного через емкостной делитель. Отключение установки при пробое разрядника осуществляется посредством реле практически мгновенно, но не более чем через 0,5 с.
Рис. 4,а. Схема измерения пробивного напряжения вентильного разрядника.
1 - регулировочный трансформатор; 2 - испытательный трансформатор; 3 - токоограничивающий резистор; 4 - искровой разрядник; 5 - измеряемый разрядник
Рис. 4,б. Схема измерения пробивного напряжения вентильного разрядника с шунтирующими резисторами.
1 - регулировочный трансформатор; 2 - испытательный трансформатор; 3 - емкостной делитель напряжения; 4 - реле; 5-измеряемый разрядник
Каждый опытный автолюбитель должен беречь свою аккумуляторную батарею. Итак, давайте разберем что такое «ток утечки» АКБ и как его измерить при помощи токовых клещей.
Что же такое ток утечки автомобиля?
Когда Ваш автомобиль не используется, стоит на стоянке, а клеммы на аккумулятор наброшены, то все равно в машине есть несколько потребителей тока. Среди них: часы, сигнализация, компьютер и т.д., которые потребляют какой-то минимальный ток. Кроме того, в электро системе авто может быть поломка, что-то может «подкорачивать» и ток утечки возрастет в разы!
Если вовремя не выявить такую проблему, то аккумулятор при стоянке разрядится в «ноль». Нужно будет снимать батарею и ставить её на штатное зарядное устройство или просить машину. Как Вы догадываетесь это может значительно сократить срок службы батареи или она вовсе выйдет из строя и нужно будет покупать новую. Поэтому измерение утечки тока автомобиля токовыми клещами является очень важной процедурой при диагностике авто.
Стоит отметить, что мы уже рассматривали в одной из статей то, как проверить ток утечки мультиметром. Но там в том случае, что бы не разрывать цепь электро питания нам приходилось проделать целую операцию по прикручиванию проводника на клеммы аккумулятора. Ведь мультиметр в режиме измерения силы тока необходимо включить в разрыв цепи. В случае же с токовыми клещами все намного проще, конструкция прибора позволяет измерять ток утечки безконтактно . Измеряемый проводник нужно поместить в «кольцо» клещей и тратить время на отключение цепи питания автомобиля не требуется.
Процедура измерения тока утечки токовыми клещами
Теперь нужно разобрать саму процедуру измерения. Открываем капот автомобиля, далее берем клещи. На измерительном приборе нужно выставить измерение силы постоянного тока. На экране сразу появятся какие то цифры, но на всех токовых клещах есть обнуление и нужно сбить эти цифры. Прибор готов к измерению.
Теперь нужно в кольцо токовых клещей захватить всю вязку проводников, которые отходят от плюса или минуса аккумулятора. То есть, измерить ток, который протекает по электро цепи авто. Обращаю внимание, что нужно захватить все проводники , которые идут с клеммы, иначе измерения будут не точны. На табло прибора появится наш ток утечки.
Давайте определим какой может быть ток утечки на авто. Считается, что в нормальном состоянии, когда автомобиль стоит на сигнализации, он должен быть от 30 до 50 мА. На навороченных электроникой машинах может доходить до 80 мА. Показания выше 100 мА должны серьезно Вас насторожить. В таком случае что-то потребляет очень много или имеется неисправность в электрооборудовании авто. Если ток утечки автомобиля будет очень большой, то аккумуляторная батарея будет быстро разряжаться.
Поверьте на слово, что высокий ток утечки на автомобиле «убил» уже не одну аккумуляторную батарею. В таком режиме работы, когда АКБ постоянно подвергается глубокому разряду, а потом еще вынуждена прокрутить маховик двигателя, ни одна батарея долго не сможет проработать. не успевает её полностью зарядить в процессе езды. Постоянно недозаряженый аккумулятор долго не протянет.
Поэтому очень важно вовремя выявить ток утечки и устранить неисправность. Надеюсь, данная статья поможет Вам при эксплуатации автомобиля и однажды спасет жизнь Вашему аккумулятору!
