ELEKTROTEHNIKA IIPredavanje - 14

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomMjerenje specifinog otpora tlaOdreivanje mjesta kvara na vodovimaNapon dodira i napon korakaMjerenje velikih otpora

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomU elektrinim postrojenjima koriste se tri vrste uzemljenja.Pogonsko uzemljenje,Zatitno uzemljenje iGromobransko uzemljenje.Svako od ovih uzemljenja mora biti zasebno izvedeno, podlijee razliitim propisima i ima propisan razliiti maksimalni otpor.Ipak, upoznajmo se prvo s time to je koje od tih uzemljenja.Pa krenimo redom prvo s pogonskim uzemljenjem.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomPogonsko uzemljenje je neophodno za normalno odvijanje pogona. Zvjezdita generatora se u pravilu uzemljuju.Nul-vodi moe i ne treba biti povuen.Slika 14.1. Zvjezdite generatora se uzemljuje to je pogonsko uzemljenje

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomKako u sluaju kvara kuite naeg generatora (i ostalih strojeva, ureaja, opreme itd) moe doi pod napon koji moe ugroziti ivot osoba koje rukuju postrojenjem, treba ova kuita uzemljiti. Ovo uzemljenje treba dakle zatititi osobe koje rukuju (ili koriste) neki elektrini ureaj (stroj, napravu) jer u normalnom pogonu po niemu ne moemo primijetiti da je dolo do proboja izolacije prema kuitu.Na stroju ne vidimo nikakvu promjenu.Uzemljenje koje se koristi radi zatite naziva se zatitno uzemljenje.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomPa pogledajmo crte !

Slika 14.2. Zatitno uzemljenje povezuje kuite stroja sa zemljom, pa u normalnom pogonu nema nikakvu galvansku vezu s dijelom mree koji je pod naponom prema Zemlji.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomKako nas titi zatitno uzemljenje ?Kad doe do proboja potee struja kvara. Otpori uzemljenja moraju biti tako mali da kod ove struje napon kuita prema zemlji ne bude vei od 55V ili na ovu struju treba reagirati zatita koja iskljuuje generator (ili neki drugi ureaj) iz pogona.Ovo iskljuivanje se mora obaviti vrlo brzo tada nema posljedica.Slika 14.3. Kod proboja izolacije struja kvara se zatvara preko zatitnog i pogonskog uzemljenja.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomDoli smo i do gromobranskog uzemljenja.Pogledajmo sliku !Vidimo po krovu gromo- bransku instalaciju koja je spojena na gromobransko uzemljenje.Zato ono mora biti posebno izvedeno ?Udarcem groma nastaju udarni naponi koji u sebi sadre velik spektar napona raznih frekvencija. Slika 14.4. Gromobransko uzemljenje slui iskljuivo za povezivanje gromobranske instalacije sa Zemljom

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomKad bi uzemljenje bilo zajedniko preko njega bi se ti prenaponi irili kroz instalaciju podiui trenutno napon prema dijelovima zgrade. To bi moglo biti vrlo opasno.Zato je iz sigurnosnih razloga nuno imati tri odvojena uzemljenja.Svako od ovih uzemljenja regulirano je posebnim propisima, zahtijeva drugaije otpore uzemljenja itd.Ipak postupak mjerenja otpora uzemljenja je uvijek isti.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomMjerenje uzemljenja obavezno se provodi izmjeninom strujom. U zemlji se pojavljuju razne elektrolitike pojave, meu njima i polarizacija. Polarizacija bi loe utjecala na rezultat mjerenja. Polarizaciju i sline pojave nemamo kod izmjenine struje.Mjerenje se uvijek provodi tako da se uzemljiva odspoji od instalacije. U zemlju se zabije odreeni broj mjernih sondi i izmeu uzemljivaa i jedne od mjernih sondi narine izmjenini napon. Ali pogledajmo to na konkretnim primjerima !

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomMjerne sonde su eline ipke duljine cca 1m, krunog presjeka promjera 10mm do 20mm.Pa upoznajmo se s mjerenjem otpora uzemljenja UI-metodom.Iz imena metode vidimo da emo koristiti voltmetar i ampermetar.U zemlji postoje razliite tzv. lutajue struje koje nekontrolirano prolaze kroz zemlju a potjeu od velikih postrojenja. Te struje nam mogu kvariti mjerenje (izazvati znatne pogreke). Da pogreka mjerenja bude mala trebamo za mjerenje koristiti relativno veliku struju.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomKako nastaju lutajue struje. Na slajdovima 5 i 6 vidimo pogonsko uzemljenje generatora. No pogonsko uzemljenje imamo i na krajevima dalekovoda (linija). Kako nastaju razne nesimetrije u mrei onda bi se izmeu pogonskih uzemljenja pojavile razlike u potencijalu. No potencijal se izjednauje ali zato kroz zemlju teku struje. Eto to je jedan od uzroka lutajuih struja.No pozabavimo se mjerenjem. Kod UI-metode treba u zemlju zabiti u pravcu od uzemljivaa dvije mjerne sonde, moemo rei na razmaku a.Razmak a ne smije biti manji od 20m.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodoma 20m. Ovo znai da u pravilu (osim kod vrlo malih uzemljivaa) mora biti i znatno vei. Potrebno je da je a najmanje 2,5 puta vei od najvee duljine uzemljivaa.Tvornika postrojenja esto imaju uzemljiva kroz i oko cijele tvornice. Uzmimo na primjer Konar u Zagrebu na Falerovom etalitu. Procijenimo li njegove dimenzije na cca 1km * 1km dolazimo do podatka o dijagonali od priblino 1,4km. Prva sonda bi dakle trebala biti udaljena od vanjskog ruba uzemljivaa samo 2,5*1,4=3,5km (uz prikljuak recimo u centru tvornice cca 0,5km to je ukupno 4km.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomDruga sonda treba biti na jednakoj udaljenosti od prve a to je jo 4km. Kod veih postrojenja (eljezara, brodogradilita, rafinerija) to moe biti i znatno vea udaljenost.Pogledajmo sada shemu spoja !Struja ampermetra je; IA=IZ+IV Struja voltmetra je; IV=UV / Rv Mjereni otpor uzemljenja; RZ,mj=UV / IA

Slika 14.5. UI-metoda mjerenja otpora uzemljenja

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomToniji je raun ako od struje ampermetra odbijemo struju voltmetra.

Ako je RV cca 100 puta vee od RZ,mj onda se s pogrekom od cca 1% moe zanemariti utjecaj struje voltmetra na rezultat mjerenja.Ali kako kod mjerenja otpora uzemljenja ne traimo veliku tonost mjerenja dovoljno je da nam pogreka bude u granicama od cca 10% tj. da otpor voltmetra bude bar 10 puta vei od mjerenog otpora uzemljenja.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomIpak time nismo uzeli u obzir sve to pridonosi pogreci mjerenja otpora uzemljenja. Napon koji mjeri voltmetar manji je od napona uzemljivaa za pad napona na mjernoj sondi. Pogledajmo nadomjesnu shemu naeg spoja.Koliki je napon na mjernoj sondi S1 ?Pa on je jednak; US1=RS1IV . tj. US1=UVRS1/RV .Napon uzemljivaa je; UZ=UV+US1=UV(1+RS1/RV)Slika 14.6. Nadomjesna shema mjerenja otpora uzemljenja s UI-metodom

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomSada moemo tono izraunati otpor uzemljivaa.

Kada emo moi zanemariti da se otpor uzemljenja i njegova izmjerena vrijednost razlikuju ?Pa kada e otpor voltmetra biti velik.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomJasno je da on mora biti relativno velik i to prema otporu sonde 1 i prema otporu uzemljivaa.Otpor uzemljivaa je koji puta manji od 1W ali moe biti i do nekoliko stotina oma (i oko 800W).Otpor sonde 1 biti e reda veliine nekoliko stotina oma (pa moda i do 2-3 kW).Uz onaj kriterij od 1% oito je da bi otpor voltmetra trebao biti barem 1002kW=200kW.Dananji voltmetri e u pravilu imati toliki otpor na podrujima od nekoliko desetaka volti. Primjer 30V20kW/V=600kW.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomA uz onaj blai kriterij od 10% pogotovo.Iz ovog razmatranja moemo zakljuiti da nam nije znaajno da znamo otpor sonde i da vrimo korekciju rezultata mjerenja (naravno ako imamo dovoljno dobar voltmetra s otporom od barem cca 100kW.Ipak za primjer rijeimo jedan zadatak.Koliko iznosi otpor uzemljivaa ako je ampermetar pokazao struju IA=1,7A a voltmetra napon UV=75,22V ? Kolika je pogreka mjerenog otpora uzemljenja ako se zanemari potroak voltmetra s RV=100kW, i pad napona na sondi S1 otpora 245W.

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomPa raunajmo prvo mjereni otpor uzemljenja (naravno on sadri pogreku zanemarenja).

Ako uzmemo u obzir samo potroak voltmetra dobivamo;

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomA ako uzmemo u obzir i pad napona na mjernoj sondi (u praksi gotovo nemogue jer ne znamo otpor sonde prema zemlji), dobivamo;

Usporedimo dobivene vrijednosti !

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomRUz,mj=44,247 ; RUz,mj=44,267 ; RUz=44,375Primjeuje se da su ove razlike zanemarive. Pa i rekli smo da se ne trai velika tonost mjerenja. Moemo dakle zakljuiti da ako je otpor voltmetra dovoljno velik nije potrebno vriti korekciju rezultata mjerenja.Situacija je ipak drugaija ako koristimo voltmetra izrazito malog otpora na primjer RV=1000.Tada bi uz sve ostale nepromijenjene podatke dobili;RUz,mj=44,247 ; RUz,mj=46,295 ; RUz=57,638

Mjerenje otpora uzemljenja UI-metodomPrva dva podatka se razlikuju ali to nije prevelika razlika. No prvi i trei podatak se ve znaajno razlikuju. Dakle potrebno bi bilo izvriti korekciju, ali tu obino ne moemo jer ne znamo otpor sonde prema zemlji.Preporuka je jasna. Koristimo voltmetar dovoljno velikog otpora (RV>10k) pa neemo morati vriti korekciju. Rezultat mjerenja e biti dovoljno toan (RUz=RUz,mj=UV/IA).

Mjerenje specifinog otpora tlaKad se na nekom terenu planira izgradnja nekog postrojenja, potrebno je napraviti projekt tog postrojenja.Dio tog projekta je i projekt potrebnog uzemljenja, tj. uzemljivaa.Da bi se mogao napraviti projekt uzemljivaa potrebno je poznavati specifini otpor tla na lokaciji budueg postrojenja.U tu svrhu potrebno je izvriti mjerenje specifinog otpora tla.Pa upoznajmo se s tim postupkom !

Mjerenje specifinog otpora tlaMjerenje se provodi tako da se na tu lokaciju (golu ledinu) u jednom pravcu zabiju etiri mjerne sonde s meusobnim razmakom a metara (na pr. a=50m).Nazovimo ove sonde redom A, B, C i D.Na sonde A i D prikljui se izvor izmjeninog napona i mjeri se struja.Na srednje sonde (B i C) prikljui se voltmetar i mjeri napon.Slika 14.7. UI-metoda mjerenja specifinog otpora tla (zemlje)

Mjerenje specifinog otpora tlaKako su sonde male prema njihovoj meusobnoj udaljenosti (promjer 10-20mm prema a=50m) mogu se promatrati kao tokasti uzemljivai.Kod izvoda jednadbe za specifini otpor tla primijeniti emo princip superpozicije.Promotrimo prvo sondu A. Struja kroz nju ulazi u tlo ili kako obino kaemo u zemlju. Moemo dakle rei da je ta sonda na viem potencijalu. Uz to zbog lakeg rauna zamijeniti emo ju s polukuglom radijusa R0. A pretpostaviti emo da je prihvat struje na beskonanoj udaljenosti tj. na kuglinoj plohi s radijusom Rk=.

Mjerenje specifinog otpora tlaUz takva pojednostavljenja izvod je znatno jednostavniji.Promotrimo sliku tako pojednostavljene sonde A.Potencijal sonde A bi za ovu sliku iznosio;

Slika 14.8. Slika elementa dR otpora uzemljenja kod izvedbi jednadbi za mjerenje specifinog otpora tla

Mjerenje specifinog otpora tlaAli nas ustvari zanimaju koliki su potencijali sondi B i C jer mjerimo napon izmeu njih.To emo lako izraunati po prethodno izvedenoj formuli samo umjesto radijusa R0 moramo uvrstiti udaljenost a (udaljenost izmeu sonde A i B), odnosno 2a (udaljenost izmeu sonde A i C).

Mjerenje specifinog otpora tlaJednako tako struja izlazi iz tla preko sonde D. Sonda D je dakle na najniem potencijalu.Izvod jednadbi ide na potpuno jednak nain. Ustvari moemo koristiti ve izvedene jednadbe samo treba umjesto struje I pisati za struju I.Shodno tome dobiva se redom, naravno ako uvrstimo da je udaljenost sonde D i C jednaka a, a za udaljenost sondi D i B je ta udaljenost 2a;

Mjerenje specifinog otpora tlaUkupni potencijal sondi B i C biti e zbroj parcijalnih rjeenja jB=jB+jB i jC=jC+jC .Pa izraunajmo ih !

Mjerenje specifinog otpora tlaRijeimo jo jedan primjer.Koliko iznosi specifini otpor tla ako je kod mjerenja prema shemi sa slajda 24 voltmetar pokazao napon 10V a ampermetar struju od 261,8mA. Razmak izmeu sondi iznosi 50m.

Zadano; UV=10,0V ; I=261,8mA ; a=50m

Rjeenje;

r=12,0kWm

Napon dodira i napon korakaKad se govori o zatiti osoba koje rukuju elektrinim ureajima ili se samo nalaze u njihovoj blizini onda moramo znati da i najboljim uzemljenjem jo nismo sigurni da smo postigli njihovu sigurnost.Zato ?Pa zato jer se za siguran rad treba postii da nikada ne bude prevelik napon dodira i napon koraka.O emu se tu radi ?Stojite uz neki stroj i pruite ruku prema njemu i dotaknete ga. Vi ste na udaljenosti 1m.

Napon dodira i napon korakaRazlika potencijala toke na kojoj stojite i kuita stroja treba biti takva da ne bude opasna za vas. A to je moe se rei cca 50V (neki kau 55V, 60V ili 65V). No bolje da se drimo najmanje brojke. Moete sada rei, pa kod zatitnog uzemljenja smo osigurali da kuite ne bude na veem potencijalu prema zemlji. Tono ali to ako kuite ostane na potencijalu 0V prema zemlji a potencijal poda na kojem stojite zbog udara groma poraste na recimo 300V, jer grom prolazi kroz gromobransko uzemljenje.

Napon dodira i napon korakaZato propisi odreuju i kako se treba snimiti raspodjela potencijala oko uzemljivaa i koliki je maksimalno dozvoljeni napon dodira.Kod projektiranja uzemljivaa treba voditi rauna o pravilnom projektiranju raspodjele potencijala kako taj napon dodira ne bi bio prevelik.Rauni su komplicirani a moe se napraviti i model uzemljivaa pa ispitati raspodjela potencijala u elektrolitskoj kadi.Inae moemo pretpostaviti da i ovaj napon ne bi smio biti veeg iznosa od onih navedenih 50V do 65V (ovisno o kriteriju).

Napon dodira i napon korakaA to je napon koraka i koja je njegova uloga ?Pa to je dosta dugi korak po propisima 1m, iako se uzima da je standardni korak 75cm. Ali vei korak daje vei napon pa e stvarna situacija biti povoljnija.No znamo da ne hodaju samo ljudi ve i ivotinje, na primjer krave, volovi i bikovi. Njihov razmak izmeu prednjih i stranjih nogu je sigurno 1m ako ne i vie.No ove ivotinje ne putamo u kue.Tono. Ali one esto pasu na livadama panjacima.

Napon dodira i napon korakaDalekovodi prolaze tuda. Njihovi stupovi su u pravilu uzemljeni. Pri udaru groma (ili proboju izolatora) potei e struja groma kroz stup u uzemljenje. irei se kroz uzemljiva u okolno tlo podie potencijal tla. Time se stvara tzv. potencijalni lijevak. Trai se da uzemljiva bude tako izveden da razlika potencijala na 1m udaljenosti kod takvog potencijalnog lijevka ne bude vea od doputene granice (uzmimo da je to 50V (do 65V).

Napon dodira i napon korakaZa ilustraciju u spomenuti da su kod mene u laboratoriju studenti snimali u elektrolitskoj kadi potencijalni lijevak tapnog (tokastog) uzemljivaa. Koristili su napon 100V izmeu uzemljivaa i modelirane beskonano daleke plohe. Rezultati se mogu prikazati po prilici ovakvim grafom kakav je prikazan na slijedeem slajdu !Ali vodimo rauna da u elektrolitskoj kadi modeliramo stvarnost i da ovdje pomak od 1cm predstavlja recimo tih 1m u stvarnosti na tlu.Isto tako napon u stvarnosti moe biti 10, 100 ili vie puta vei.

Napon dodira i napon koraka Graf raspodjele potencijala oko tokastog uzemljivaa.Napon dodira je napon koji se pojavljuje izmeu samog uzemljivaa i toke na okolnom tlu koja je udaljena od uzemljivaa 1m.Napon koraka je najvei napon koji se bilo gdje u okolini uzemljivaa pojavljuje izmeu dvije toke tla koje su meusobno udaljene 1m.Slika 14.9. Prikaz grafa kako se rasporeuje el. potencijal oko tokastog uzemljivaa

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaElektrini vod je skup vodia koji spajaju izvor elektrine energije s troilom. Pogledajmo najjednostavniji primjer.

Energetski vodovi imaju uglavnom 3 ili 4 vodia, a samo iznimno dva ili pet.Dva vodia samo u sluaju kad nemamo zatitno uzemljenje a imamo jednofazni prikljuak.Slika 14.10. Prikaz razlike u pojmovima vod i vodi (vod je u ovom prikazu skup od dva vodia vod je plavo iscrtkano uokviren)

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaPet vodia samo kad imamo tri fazna vodia, nul-vodi i zatitni vodi (a to je stvarno iznimno jer se obino tada ne povlai nul-vodi).Kad takav skup vodia povezuje vrlo udaljena mjesta onda takav vod nazivamo dalekovod.Veliine u vodu ili liniji nazivamo linijske veliine.Vodovi u telefoniji se nazivaju telefonske linije.Eto tek malo o terminologiji.Kakvi se kvarovi mogu dogoditi u vodu ?Pa pogledajmo !

Odreivanje mjesta kvara na vodovima1. Moe doi do prekida vodia ili cijelog voda2. Moe doi do kratkog spoja izmeu susjednih vodia.3. Moe doi do spoja izmeu vodia i zemlje takav spoj nazivamo dozemni spoj.

U ovom predavanju baviti emo se samo s kvarovima navedenim pod brojkama 2 i 3.

Pa pogledajmo kako se moe odrediti mjesto kratkog spoja u vodu koji ima najmanje 3 vodia.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaMurayeva metoda s jednim pomonim vodiem za odreivanje udaljenosti mjesta kratkog spoja

Ako se malo bolje pogleda ova shema onda vidimo da je to ustvari Wheatstonov most. Pa prikaimo ju tako.Slika 14.11. Murayeva metoda s jednim pomonim vodiem za odreivanje udaljenosti mjesta kvara (kratkog spoja) susjednih vodia kao taj pomoni vodi slui zdravi vodi 3-f kabela ili zranog voda.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaUsporedite to je spojeno izmeu istih plavih slova.Vidi se izmeu A i B spojen je otpor R1.Izmeu slova B i B nema otpora.Izmeu slova B i C je otpor vodia RV.Izmeu slova C i C smo napravili kratki spoj.Izmeu slova A i E je otpor R3 , a izmeu E i E nema otpora.Slika 14.12. Ekvivalentna shema mjerenja udaljenosti mjesta KS na vodu pomou Murayeve metode s jednim pomonim vodiem.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaIzmeu toaka E i D je otpor dijela vodia RX.Izmeu toaka D i C je drugi dio otpora vodia u kvaru tj. RV-RX.Ostali otpori su u grani napajanja ili u grani nul-indikatora pa ne utjeu na rezultat mjerenja.Ovom usporedbom obje sheme pokazali smo da su one elektriarski gledano iste, tj. da se stvarno radi o Wheatstoneovom mostu.A to znai da nam vrijedi ; RW1RW4=RW2RW3 U naoj shemi ovi otpori su; RW1=R1 RW2=RV+(RV-RX)=2RV-RX RW3=R3 RW4=RX

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaUz to se za otpore R1 i R3 uzima potenciometar (ili reostat) tako da se moe pisati da je; R1+R3=RPot. Pa uvrstimo ove vrijednosti u nau jednadbu za ravnoteu Wheatstoneovog mosta.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaMurayeva metoda s jednim pomonim vodiem za odreivanje udaljenosti mjesta dozemnog spoja

I ovdje ako malo bolje pogledamo ovu shemu vidimo da je to ustvari Wheatstoneov most. Pa prikaimo ju tako.Slika 14.13. Za mjerenje udaljenosti mjesta dozemnog spoja koriste se dvije Murayeve metode s jednim i s dva pomona vodia. ovo je s jednim pomonim vodiem.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaUsporedite ovu sliku sa slikom na slajdu 42 !Vidi se da je jedina razlika u tome da ovdje imamo otpor Rdoz. a tamo smo imali otpor RX u grani napajanja.Kako grana napajanja ne sudjeluje u ravnotei mosta, to se dobivaju potpuno jednaki otpori za odgovarajue grane Wheatstoneovog mosta.Slika 14.14. Ekvivalentna shema Murayeve metode s jednim pomonim vodiem za odreivanje udaljenosti mjesta dozemnog spoja.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaZnai da nam vrijedi ; RW1RW4=RW2RW3 U naoj shemi ovi otpori su; RW1=R1 RW2=RV+(RV-RX)=2RV-RX RW3=R3 RW4=RX Kako su otpori grana Wheatstoneovog mosta potpuno jednaki, onda nema potrebe da ovdje ponavljamo izvod sa slajda 43 i 44, ve emo samo prepisati gotovi rezultat tog izvoda.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaMurayeva metoda s dva pomona vodia za odreivanje udaljenosti mjesta dozemnog spoja

I ovo je Wheatstoneov most. Pogledajmo !Slika 14.15. Prikaz Murayeve metode za mjerenje udaljenosti mjesta dozemnog spoja s dva pomona vodia.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaIzmeu toaka a (a) i b je otpor R1, kojem je u seriju dodan otpor RV (izmeu toaka b i c) = RW1. RW1=R1+RV (a,a b c) Izmeu toaka a i f je otpor R3 koji je takoer i otpor RW3.Izmeu toaka c=e=h i g je otpor RV-RX koji je ujedno otpor RW2.Izmeu toaka f i g je otpor RX koji je ujedno i otpor RW4.Izmeu toaka e i d je otpor RV koji se pribraja grani nul-indikatora pa ne djeluje na ravnoteu mosta.Otpor dozemnog spoja je u grani napajanja.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaSada moemo nacrtati odgovarajuu shemu Wheatstoneovog mosta.

Slika 14.16. Ekvivalentna shema Murayeve metode s dva pomona vodia za odreivanje udaljenosti mjesta dozemnog spoja i ponovno vidimo da je to ustvari Wheatstoneov most.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaIzraunajmo !

Otpor vodia je mali (obino < od 1W) a potenciometar ima dosta velik otpor (100 1000W) pa se moe zanemariti otpor vodia.

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaDa li je stvarno otpor vodia tako mali ?Pa izraunajmo !Na slajdu 13.52. dali smo tabelu da je isplativi domet prenosa elektrine energije na naponu 231V max. 880m.Propisi trae da je najmanji presjek bakrenog vodia u zranom vodu najmanje 25mm2.Specifina vodljivost bakra =58Sm/mm2.Izraunajmo !

Odreivanje mjesta kvara na vodovimaA na dalekovodima ?Pa tu se obino koristi Alu-elino ue, gdje se uvijek daje presjek aluminija a taj e biti najmanje 300mm2, ali u pravilu barem 500mm2 ili 1000mm2. Naravno za napon 400kV i uz =35Sm/mm2.Na slajdu 13.54. dali smo podatak da je max. isplativi domet 810km, pa uzmimo za raun okruglo 800km.Izraunajmo !Eto kod ove ekstremno velike duljine voda dobili smo da je taj otpor ipak dosta vei od 1, ali tada emo koristiti i znatno bolje mjerne metode a nitko nam ne brani da uzmemo u obzir i korekciju.

Mjerenje velikih otporaMjerenje velikih otpora je problem za sebe.Problem je kod mjerenja ovih otpora U I metodom da ne moemo koristiti previsoki napon a tada su struje ekstremno male.Na primjer ako imamo otpor od 10M tada e kod struje od 10A na njemu biti pad napona od samo; U=IR=1010-610106=100VNapon od 100V nee biti problem mjeriti voltmetrima se to moe dobro obaviti.No problem je kako izmjeriti struje reda nekoliko A.To ne moemo obaviti s obinim ampermetrima.Pa i galvanometri nisu dovoljno osjetljivi.

Mjerenje velikih otporaU tu svrhu koriste se elektrometri.Elektrometar je elektrostatski instrument za svoj rad koristi elektrino polje.No elektrostatski instrumenti, bez obzira na izvedbu, mjere napon a ne struju.Pa zato se koristi poznati veliki otpor kroz koji tee mjerena struja a elektrostatskim instrumentom (elektrometrom) mjerimo pad napona na tom otporniku.Mjerni opsezi kreu im se od desetak volti do 1500V uz vlastiti kapacitet od 10pF do 60pF. Otpor im je praktiki gotovo beskonaan.

Mjerenje velikih otporaNajee koriten je tzv. kvadrantni elektrometar.Ali mnogo osjetljiviji je u tzv. multicelularnoj izvedbi.Ustvari to je izvedba slina kvadrantnom elektrometru gdje se on viestruko slae jedan iznad drugog a naravno na istoj osovini.Zainteresirani mogu proitati u V. Bego; Mjerenja u elektrotehnici poglavlje 4.8. (str. 182 do 186)Sl. 14.17. Multicelularni elektrometar

Mjerenje velikih otporaDakle mjeri se pad napona na poznatom otporniku velikog otpora.Struja koja tee kroz taj otpor jednaka je izmjerenom naponu podijeljenom s iznosom otpora. I=U/RMjerenje nepoznatog otpora tada obavljamo po shemi prikazanoj na slici 14.19 na sljedeem slajdu.No postavlja se pitanje, kakvi su to tako veliki otpori ?Pa to je na primjer mjerenje specifinog otpora izolacionih materijala.Slika 14.18 Mjerenje slabih struja elektrometrom

Mjerenje velikih otporaUzorak izolacije obino ima dimenzije promjera 25 do 100mm a debljine 1 do 10mm.Da izvor napona zatitimo od mogueg kratkog spoja (ako doe do proboja) stavlja se zatitni otpor od 10M.Uzorak se stavlja izmeu dva metalna diska.Lijeva elektroda je donja i na nju se dovodi napon.Slika 14.19. Mjerenje specifinog otpora izolacionih materijala. Vidi sliku 14.18 !

Mjerenje velikih otporaDesna elektroda je gornja i prikljuena je na elektrometar.Kako bi se uklonio utjecaj povrinskih struja na rezultat mjerenja oko gornje elektrode nalazi se zatitna elektroda u obliku prstena.Vodi do elektrometra je obavijen zatitnom metalnom mreicom i zajedno sa zatitnom elektrodom povezan je na masu ili uzemljen.Uz koritenje dovoljno visokog napona mogu se mjeriti vrlo veliki otpori.Pri tome je zadovoljavajua tonost od 5% kod mjerenja otpora do 10G a 20% kod mjerenja otpora do 1000G tj. do 1T.

Mjerenje velikih otporaPostoje i druge mjerne metode.Na pr. postoji posebna izvedba Wheatstoneovog mosta za mjerenje specifinog otpora izolacionog materijala (Vidi V. Bego, slika 9.81. str. 407).Koristi se i metoda izbijanja kondenzatora kod mjerenja velikih otpora.Ali kako se ovaj predmet zove Elektrotehnika II a ne Elektrina mjerenja to neemo ulaziti u sve detalje ovih mjerenja.Ipak pozabavimo se jo mjerenjem otpora elektrinih instalacija i ti otpori naravno trebaju biti vrlo veliki. No njihova mjerenja se obavljaju na terenu, u terenskim uvjetima.

Mjerenje otpora izolacijePrije svega pozabavimo se mjerenjem otpora izolacije istosmjernih postrojenja dok su ona pod pogonskim naponom, tj. dok pogon radi.Poznata je Frischova metoda.Obavljaju se dva mjerenja prema donjim shemama.Slika 14.20. Frischova metoda mjerenje napona 1. vodia prema tluSlika 14.21. Frischova metoda mjerenje napona 2. vodia prema tlu

Mjerenje otpora izolacijeKako je uvijek jedan vodi na potencijalu viem od potencijala tla a drugi na niem moemo ove slike prikazati malo drugaije. Pogledajmo sliku 14.20.Slika 14.22. Neto drugaiji prikaz slike 14.20.I vidimo da su to iste sheme. Ipak desna slika nam je jednostavnija za pisanje potrebnih jednadbi.

Mjerenje otpora izolacijePa napiimo ih !Vidimo da su otpor izolacije prvog vodia R1 i otpor voltmetra paralelno spojeni a da je njima u seriju dodan otpor izolacije drugog vodia.Odnos napona U1 izmeu vodia 1 i tla i napona izmeu vodia U biti e jednak odnosu otpora paralele prema ukupnom otporu.

Mjerenje otpora izolacijeUz pretpostavku kako je 1. vodi na viem potencijalu onda znai da je po toj pretpostavci 2. vodi na niem potencijalu. Pogledajmo sliku 14.21.Slika 14.23. Neto drugaiji prikaz slike 14.21.Jasno opet vidimo da su to iste sheme. Desna slika nam je jednostavnija za pisanje potrebnih jednadbi.

Mjerenje otpora izolacijePa napiimo ih !Vidimo da su otpor izolacije drugog vodia R2 i otpor voltmetra paralelno spojeni a da je njima u seriju dodan otpor izolacije prvog vodia.Odnos napona U2 izmeu vodia 2 i tla i napona izmeu vodia U biti e jednak odnosu otpora paralele prema ukupnom otporu.

Mjerenje otpora izolacijePodijelimo jednadbe sa slajda 14.63 i slajda 14.65.

Uvrstimo dobivene rezultate u jednadbe napisane na slajdovima 14.63. i 14.65.

Mjerenje otpora izolacijeZa poetak u jednadbu sa slajda 14.63.

Mjerenje otpora izolacijeA sada i u jednadbu sa slajda 14.65.

Mjerenje otpora izolacijeKao izolacioni otpor cijele instalacije uzima se vrijednost paralelne kombinacije ova dva izraunata otpora, otpora R1 i otpora R2.Pa izraunajmo otpor izolacije postrojenja !

Mjerenje velikih otporaNaalost kod izmjeninih napona tu metodu ne moemo koristiti.Zato ? U izmjeninoj mrei postoji djelovanje kapaciteta i induktiviteta.Ali ako iskljuimo sva troila, iskljuimo prikljuak na izmjenini napon i na taj dio instalacije prikljuimo istosmjerni napon moe se ovom metodom isto tako utvrditi otpor instalacije.Ipak tada se radije koristi mjerenje otpora instalacije induktorima a danas tranzistorskim (ili tiristorskim) sklopovima i odgovarajuim pokaznim instrumentom.