Для диагностики неисправностей в электрооборудовании или электроустановок часто необходимо провести измерение токов. Есть два варианта: воспользоваться амперметром или с помощью токовых клещей. Первый вариант можно сделать с помощью обычного мультиметра, но он плох тем что нужно делать разрыв цепи, а это не всегда возможно и не всегда удобно для проведения корректных измерений. Второй способ, токоизмерительные клещи, позволяет узнать ток в цепи не разъединяя её.

Принцип работы токовых клещей основан на явлении электромагнитной индукции. Проводник, в котором измеряется ток, вводится в магнит провод, на котором намотана вторичная обмотка. Измеряемый ток в этом случае называется первичным, а ток в измерительной катушке (вторичной обмотке) — вторичным. При этом его величина пропорциональна первичному току и его можно рассчитать.

Ранее токоизмерительные клещи, в большинстве своем, могли измерять только переменный ток, поскольку ЭДС на обмотке может возникать только при условии переменного магнитного потока, создаваемого переменным электрическим током. Большинство же современных, даже самых дешевых моделей, способно измерять как постоянный, так и переменный токи. Измерение постоянного тока стало возможным благодаря использованию датчика Холла.

Более подробно устройство, принцип действия, а также общие подходы к проведению измерений токовых клещами был рассмотрен на сайте ранее — Как пользоваться токовыми измерительными клещами. В этой же статье мы рассмотрим несколько примеров из реальной жизни и поделимся рядом полезных моментов, которые далеко не все знают и используют.

Технология измерений

Для определения тока в цепи нужно ввести в раствор магнитопровода ОДНУ жилу проводника или токопроводящую шину. Чтобы раскрыть магнитопровод выжмите рычаг на торце клещей.

После введения проводника отпустите рычаг и магнитопровод закроется. На измерительном приборе должен быть выбран соответствующий предел измерения и режим, для переменного тока он обозначается так «I

», а для постоянного «I=».

Вопрос: «Почему нельзя измерять клещами ток в нескольких проводах или на кабеле с фазой и нулем?»

При протекании тока через проводник вокруг него формируется магнитное поле, а это значит, что магнитные потоки несколько рядом расположенных проводников суммируются, образуя результирующий поток. Поэтому нельзя измерять несколько проводов в которых протекают разные токи или один и тот же ток в разных направлениях. Это наглядно проиллюстрировано на рисунке ниже.

То есть для измерения токов потребления прибора, который подключен к сети переменного тока с одной или несколькими фазами ток измеряется только в жиле конкретной фазы. Если сеть однофазная, то и измерения можно проводить по фазному или нулевому проводнику, но не вместе. То же самое касается измерения тока клещами в сети постоянного тока.

При измерении клещами захватывается тот проводник или группу проводников, которые относятся к одному полюсу (фазу) и питают один потребитель или одну измеряемую группу!

Такое требование вызывает некоторые неудобства при измерении токов большинства потребителей, как однофазных, так и трёхфазных. Например, чтобы измерить мощность утюга нужно вскрывать кабель, и разделять жилы. Поэтому электрики пользуются специальными переходниками. В сущности, такой переходник представляет собой маленький удлинитель из вилки и одной розетки соединённых либо отдельными жилами из провода, либо проводами типа ПВ3 или другими. Или специальное устройство, как на рисунке ниже – это адаптер «АС-16».

Примеры измерений

Давайте рассмотрим несколько типовых примеров, когда нужно измерить ток для диагностики электроцепей и рассмотрим небольшую хитрость.

Случай первый. Вы заметили, что стали больше платить за электроэнергию, при этом режим работы электрообрудования остался прежним. Возможно несанкционированного подключения к вашей сети. Если по счетчику вы не можете определить точно — воспользуйтесь клещами.

Для этого в электрощите квартиры или дома нужно найти удобное место для проведения измерений, нужно найти отдельно идущий фазный или нулевой проводник, если вам повезет — вы сможете влезть клещами в месте подключения автоматического выключателя. Отключите все потребители в вашем жилье и измерьте ток, если на его дисплее вы видите число отличное от нуля — стоит искать место несанкционированного подключения.

Случай второй. У вас есть трёхфазный электродвигатель, который начал греться сильнее прежнего. Есть две основных причины повышенного нагрева. Первая не относится к электричеству, когда подшипники изношены — они будут сильнее нагреваться и отдавать тепло металлическому корпусу. Вторая причина — межвитковое замыкание или утечка на корпус. В этом случае можно опередить неисправность сравнив токи в фазах.

В нормальном случае токи во всех трёх фазах будут равны, а в нулевом проводе (если он есть) ток будет отсутствовать. Если делать это амперметром — придется при каждом отсоединении отсоединять жилу от электродвигателя, для чего его придется каждый раз останавливать и запускать. Это конечно не даст достоверных результатов измерений.

В некоторых электроустановках предусмотрена возможность измерения токов и создания разрывов цепи после шунтирования разъединителя амперметром, но это встречается редко.

Измерить фазные токи клещами в этом случае удобнее всего, буквально за три движения руки вы достаточно точно определите исправность электродвигателя.

Случай третий. Вы заметили, что аккумулятор вашего автомобиля стал быстрее разряжаться. Если вы не устанавливали дополнительных устройств, которые подключены напрямую к аккумулятору, типа автомагнитол (хотя это неверное подключение, такие устройства подключаются в цепи активные после включения зажигания) — значит где-то есть утечка.

Для этого амперметр устанавливают в разрыв плюсового провода аккумулятора. Но такое измерение не всегда удобно, и, если нужно измерить токи до включения двигателя и после, — невозможно, поскольку от токов стартера ваш амперметр, скорее всего, выйдет из строя. Удобно использовать измерительные клещи для поиска утечки. После установки клещей на плюсовой провод аккумулятора поочередно извлекают предохранители из блока предохранителей, отключая возможные потребители, до тех пор, пока не найдут цепь с утечкой тока.

Вопрос: «Если ток утечки или другой измеряемый ток низкий и клещи его не определяют, то как провести измерения с их помощью?»

Чтобы измерить токовыми клещами малые токи нужно обернуть провод несколько раз вокруг магнитопровода. Величину, которая высветится на дисплее измерительного прибора делят на количество витков провода. Как было сказано магнитные потоки сложатся, и результирующий поток будет равен сумме каждого из них. Поэтому показания клещей будут превышать реальный ток в количество кратное количеству витков провода.

Важно: Будьте внимательны, ведь не каждые измерительные клещи поддерживают измерение постоянного тока.

Техника безопасности

Важно, чтобы измерения с помощью клещей не вызвали в цепях короткие замыкание и поражение электрическим током. Для этого магнитопровод клещей покрыт диэлектрической оболочкой. Таким образом при случайном касании клещами двух рядом расположенных токопроводящих частей замыкания не произойдет. Но учтите, что измерительный прибор должен быть сухим.

Измерения в цепях до 1000В, например, 380/220В следует проводить в диэлектрических перчатках, а под ногами должен быть постелен диэлектрический коврик или на ногах должны быть надеты диэлектрические боты. Это нужно чтобы избежать последствий случайного прикосновения к токоведущим частям.

Источник

Что такое перекос фаз в трехфазной сети и как его проверить

При эксплуатации силовых сетей 380 Вольт возможны нарушения, существенно влияющие на качество поставляемой потребителю электроэнергии. Одно из таких отклонений – перекос фаз, проявляющийся в неравномерном их распределении по подключенным к линии нагрузкам. Результатом этого эффекта является существенное снижение мощности включенного в промышленную трехфазную сеть оборудования (трансформаторов или двигателей, в частности). В домашних условиях оно чревато повреждением бытовой техники, подключенной к одной из фаз электросети загородного дома. Это объясняется тем, что напряжение в ней становится сильно заниженным или наоборот – превышает допустимую норму. Для предупреждения негативных последствий разного напряжения на фазах 380 Вольт разработан ряд организационных и технических мер.

Допустимые нормы перекоса

Для ограничения допустимых отклонений напряжений из-за перекоса фаз разработаны нормативы, регламентирующие их значения для промышленных силовых сетей. При превышении этих норм появляется реальная опасность выхода из строя силового оборудования, подключенного к данной линии. Их точные значения приводятся в соответствующих ГОСТах и других документах, определяющих порядок эксплуатации электрооборудования (в ПУЭ, например).

В соответствие с нормативами устанавливаются фиксированные соотношения между номиналами напряжений и токов в наименее и наиболее нагруженных участках линий. Для силовых распределительных щитов оно не должно превышать 30%, а для вводов в частные дома (ВРУ) – 15%. Согласно действующим ГОСТам допустимый перекос фаз по отдельным линиям с обратными токами не может быть более 2-х процентов, а по нейтральной жиле трансформатора – 4 процентов.

Причины перекоса фаз в трехфазной сети

Обрыв нулевого провода является одной из причин перекоса фаз

Известно несколько причин появления перекоса фаз в трехфазных сетях, основными их которых принято считать:

• Неравномерное распределение действующих мощностей по нагрузкам, подключенным к каждой из фазных линий.
• «Обрыв нуля», чаще всего проявляющийся в отгорании нейтрали.
• Другие неполадки в станционном оборудовании или в подключенных к нему местных потребителях.

В первом случае потребляемая линейной нагрузкой мощность резко возрастает (или снижается), что приводит к соответственному изменению тока, протекающего в данной ветке.

При отсутствии перекоса фаз по каждой из линий, включенной по схеме «звезда», протекают равные по величине токовые составляющие. Их результирующая в нейтрали за счет векторного сложения трех отдельных компонентов теоретически должна быть равна нулю. При увеличении потребления по одной из линий токовая составляющих через нее возрастает, вследствие чего нейтральный провод не выполняет свою функцию и нарушает равномерность распределения фазных потенциалов.

В случае обрыва нейтрали (отгорания нуля) перекос возникает из-за того, что функция нулевого провода автоматически передается одному из фазных проводников; при этом напряжение на всех других смещается в сторону увеличения. Нарушения в работе станционного оборудования также приводят к неравномерному распределению по фазным линиям, но уже на стороне трансформаторной «звезды», а не подключенного к ней объекта (загородного дома, в частности).

Нарушение симметрии в высоковольтных сетях

Инверторные сварочные аппараты способны нарушить распределение нагрузки тока

В сетях высокого напряжения появление нежелательной асимметрии связано с наличием мощных однофазных нагрузок или трехфазных потребителей с неодинаковым распределением по фазам. Источниками перекоса в промышленных сетях 0,38-10 кВ являются различные типы плавильных электропечей (рудотермические, индукционные и подобные им нагревательные установки). К перечню создающего асимметрию оборудования следует отнести инверторные сварочные аппараты, отличающиеся высокими токами потребления и способными нарушить равномерность распределения по нагрузкам.

Мощными источниками опасной асимметрии являются тяговые подстанции железнодорожного транспорта, поскольку современные электровозы представляют собой однофазные потребители электрической энергии. Их мощность достигает нескольких сотен киловатт, что только увеличивает вероятность нарушений при распределении нагрузок.

Убедиться в их наличии можно с помощью специальных токоизмерительных клещей, посредством которых удается проверить цепи, работающие с перегрузкой. При обнаружении в одной из фаз токовых значений, заметно превышающих допустимые величины, можно смело говорить о наличии опасного перекоса.

Негативное влияние перекоса напряжений и токов

Перекос фаз может привести в негодность электрооборудование

На появление фазной асимметрии необходимо оперативно реагировать по таким причинам:

• В этом случае реальна угроза повреждения подключенных к данной сети приборов или же ухудшение их рабочих показателей.
• Это приводит к нарушениям в работе источников электроэнергии (трансформаторов подстанции, в частности).
• Еще одно следствие ненормального распределения фаз – уменьшение срока эксплуатации станционного оборудования.

Для рядового потребителя последствия асимметрии выливаются в увеличение расходов на электричество, ремонт бытовых приборов, а также в возможность получения травм. Если перекос в линии вызван разрушением нулевого провода, условия для защиты от электрического удара заметно ухудшаются. Обрывается шина устройства заземления (ЗУ), смонтированного на трансформаторной подстанции, в отсутствии местного контура пользователь остается абсолютно беззащитным.

При появлении асимметрии в промышленных сетях потребление электроэнергии также возрастает, а включенное в них линейное оборудование испытывает сильные перегрузки. На распределительных подстанциях резко возрастает расход масла в трансформаторах, а контрольно-распределительная аппаратура может выйти из строя. Все эти угрозы в конечном счете приводят к дополнительным материальным затратам, связанным с необходимостью ремонта или замены сгоревшего оборудования

Чтобы не допустить таких ситуаций, потребуется заранее продумать действенные меры, способствующие их предупреждению. Если же избежать перекоса фаз не удается, придется использовать все возможные способы его устранения.

Способы защиты

В быту используются однофазные стабилизаторы напряжения, которые способны защитить электроприборы и технику

Для обеспечения симметричной работы силовых сетей и нормирования величины напряжения в каждой из однофазных линий применяются специальные корректирующие приборы. Эту функцию чаще всего выполняют классические стабилизаторы напряжения. Однако полностью устранить несимметрию в питающих цепях эти приборы не способны, поскольку их назначение – стабилизация только одной фазы. По этой причине защитить всю трехфазную сеть такими устройствами не удается, как и ликвидировать последствия перекоса.

Не исключены ситуации, когда стабилизаторы сами становятся причиной неравномерности распределения электроэнергии по фазам.

Для защиты трехфазных цепей от асимметрии фаз используются следующие организационные и технические приемы:

• качественная проработка проекта энергоснабжения, учитывающего неравномерность нагрузок;
• использование специальных приборов, с помощью которых удается автоматически выравнивать их (так называемых симметрирующих трансформаторов);
• корректировка действующих схем энергопотребления (если ранее были допущены ошибки).

Существенную помощь в защите от асимметрии оказывает специальное блокирующее оборудование (реле контроля фаз и напряжения, например), отключающее линию при обнаружении нарушений.

Только своевременно принятые меры позволят устранить перекос фаз в сети и исключить негативные последствия этого явления: защитить оборудование и бытовые приборы от поломок.

Источник