Misuratori a microprocessore INF-200 e IS-10

Nell'industria energetica vengono utilizzati vari tipi di misuratori di resistenza: microohmmetri, milliohmmetri, ohmmetri, megaohmmetri, misuratori di impedenza, ecc. Questo articolo tratta: il misuratore di resistenza di anello «fase zero» IFN-200 e il misuratore di resistenza di terra IS-10.

Il misuratore di resistenza di anello «fase zero» è un dispositivo per misurare la resistenza di una rete elettrica direttamente sotto tensione.

Il dispositivo IFN-200 svolge le seguenti funzioni:

• misurazione della resistenza totale, attiva e reattiva del circuito fase zero senza disconnettere la fonte di alimentazione con una tensione nominale di 220 V;

• Misurazione della tensione CA;

• Misurazione della resistenza CC (modalità ohmmetro);

• misurare la resistenza di una connessione metallica con una corrente fino a 250 mA per resistenze <20 Ohm;

• calcolo della corrente di cortocircuito prevista nel punto di connessione del dispositivo.

Il circuito «fase zero» è una sezione della rete dall'avvolgimento secondario di un trasformatore di potenza a un ricevitore elettrico.Tale sezione della rete può essere rappresentata sotto forma di un circuito equivalente costituito da una sorgente di tensione alternata Uc e resistenze Rc e Xc, come mostrato in Fig. 1.

Riso. 1. Circuito di rete equivalente con il dispositivo IFN-200 collegato

Innanzitutto, il dispositivo IFN-200 con un interruttore aperto S (vedi Fig. 1) misura il valore dell'ampiezza e della fase della tensione Uc. L'interruttore S viene quindi chiuso per 25 ms, collegando alla rete il carico Rn = 10 Ohm. In questo caso, viene misurato il valore dell'ampiezza e della fase della corrente di carico In. Il risultato è un sistema di due equazioni:

dove j è la differenza di fase tra la tensione Uc e la corrente In.

Dopo aver risolto il sistema, si possono ottenere le espressioni per Rc e Xc. Queste espressioni vengono utilizzate dal software del dispositivo.

I valori di Rc e Xc possono essere utilizzati per giudicare la qualità del cablaggio nonché per la corretta selezione degli interruttori automatici.

La qualità del cablaggio nella rete elettrica è discutibile quando Rc> 0,5 Ohm; Xc> 1 ohm. La ragione principale di questa situazione è un aumento della resistenza di contatto nei quadri elettrici, nelle scatole di derivazione e nei contatti. La correttezza della selezione dell'interruttore può essere verificata dalla condizione

Iem.r < Ikz,

dove Iem.r — corrente operativa del rilascio elettromagnetico dell'interruttore; Isc — corrente di cortocircuito nominale.

Il dispositivo IS-10 è progettato per misurare la resistenza degli elementi di messa a terra, giunti metallici e la continuità dei conduttori di protezione utilizzando il metodo a quattro fili. Ha una funzione per calcolare automaticamente la resistenza del suolo.Utilizzando una pinza amperometrica, il dispositivo misura la corrente alternata negli elettrodi di messa a terra senza interrompere il circuito misurato, il che consente di effettuare una valutazione qualitativa delle loro condizioni.

Il pulsante «MODE» viene utilizzato per commutare il dispositivo nelle modalità dei metodi di misurazione a due, tre e quattro fili, misurazioni con calcolo automatico della resistenza del suolo e lavorare con pinze per misurare la corrente o determinare la distribuzione percentuale delle correnti. Quando si accede alla modalità «MENU», questo pulsante svolge la funzione di spostarsi verso l'alto nel menu.

Il pulsante «MENU» viene utilizzato per commutare il dispositivo in modalità di impostazione dei parametri. Dopo essere entrato nel pulsante «MENU» esegue la funzione di spostamento verso il basso del menu. Intervallo di misura della resistenza dell'anello di terra: da 1 mOhm a 10 kOhm.

Lo schema funzionale della misura della resistenza di terra con il metodo a quattro fili è mostrato in Fig. 2.

Riso. 2. Circuito per la misura della resistenza di terra con metodo a quattro fili

Il dispositivo dispone di uscite di corrente T1 e T2 nonché di potenziali ingressi P1 e P2. Attraverso le uscite T1 e T2 forma una corrente impulsiva di misura stabilizzata a polarità variabile (meander) con una frequenza di 128 Hz. Il valore di picco dell'intensità di corrente non è superiore a 260 mA, il valore di picco massimo della tensione di uscita senza carico non è superiore a 42 V. La caduta di tensione nel circuito misurato a corrente stabilizzata è proporzionale alla sua resistenza.

Questa tensione viene misurata tra gli ingressi P1 e P2, filtrata e inviata all'amplificatore di ingresso e quindi all'ADC.I codici binari generati dall'ADC vengono passati al microcontrollore dove i valori richiesti vengono calcolati e visualizzati sul display. Il collegamento ai conduttori di terra è realizzato mediante apposite sonde e morsetti, e il collegamento a terra è realizzato mediante perni metallici sommersi lunghi 1 m.

La procedura per determinare la resistenza di terra utilizzando il metodo a quattro fili è la seguente:

1. Determinare la diagonale massima D del dispositivo di messa a terra (ZU).

2. Collegare il caricabatterie utilizzando i puntali alle prese T1 e P1.

3. Potenziale pin P2 posizionato nel terreno a una distanza di 1,5 D, ma non inferiore a 20 m dal dispositivo di messa a terra misurato.

4. Posizionare il pin corrente T2 nel terreno a una distanza superiore a 3 D, ma non inferiore a 40 m dal dispositivo di messa a terra. Collegare il cavo di collegamento al connettore T2 sul dispositivo. Eseguire una serie di misure di resistenza di terra montando successivamente il potenziale pin P2 nel terreno a distanze di 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80 e 90% della distanza dal pin corrente T2 utilizzando i quattro metodo a filo.

5. Tracciare la dipendenza della resistenza dalla distanza tra il dispositivo di messa a terra e il potenziale pin P2. Se la curva aumenta in modo monotono e presenta una sezione abbastanza orizzontale nella parte centrale (a distanze 40 e 60%, la differenza dei valori di resistenza è inferiore al 10%), allora il valore di resistenza a una distanza del 50% viene preso come VERO. In caso contrario, tutte le distanze dai pin devono essere aumentate di 1,5-2 volte o la direzione di installazione dei pin deve essere modificata per ridurre l'influenza delle comunicazioni aeree o sotterranee.

Lo schema per determinare la resistenza del suolo utilizzando il dispositivo IS-10 è mostrato in Fig. 3.

Riso. 3. Schema per determinare la resistenza del suolo

Il valore di resistività del suolo è calcolato secondo il metodo di misurazione di Werner. Questa tecnica implica distanze uguali tra gli elettrodi d, che devono essere prese almeno 5 volte maggiori della profondità di immersione dei pin.

I perni di misurazione sono installati nel terreno in linea retta, a distanze uguali d, e sono collegati alle prese di misurazione T1, P1, P2 e T2, selezionando la modalità del metodo di misurazione a quattro fili.

Quindi è necessario premere "Rx", leggere le letture del valore di resistenza RE.

La resistenza del suolo è calcolata utilizzando la formula: