От качества изоляции электрических сетей, машин и аппаратов зависит надежность работы электрооборудования и электробезопасность обслуживающего персонала. В большинстве случаев перегорание обмоток электрических машин и аппаратов происходит вследствие снижения сопротивления их изоляции. Уменьшение сопротивления изоляции по отношению к корпусу судна увеличивает вероятность смертельного поражения электрическим током при соприкосновении человека с оголенным проводником, находящимся под напряжением.
Следует заметить, что сопротивления изоляции различных элементов электроустановки по отношению к корпусу судна действуют как параллельные сопротивления. Следовательно, чем больше электрических машин и аппаратов в установке, чем более протяженная и разветвленная сеть, тем меньше, при всех прочих равных условиях, сопротивление изоляции всей электроустановки относительно корпуса судна. Так, если сопротивление изоляции одного кабеля равно 1 МОм, то общее сопротивление изоляции десяти таких же кабелей — 0,1 МОм.
По Правилам Регистра СССР сопротивление изоляции кабельных сетей напряжением 125—500 В должно быть не менее 1 МОм. При напряжении сети более 500 В сопротивление изоляции должно быть не менее 2000 Ом на каждый вольт номинального напряжения. Минимально допустимое сопротивление изоляции относительно корпуса судна и между фазами для судового электрооборудования напряжением до 500 В приводится в табл. 7.
Состояние изоляции контролируют во всех изолированных друг от друга судовых сетях, находящихся под напряжением. Наиболее просто это осуществляется при помощи ламп, включенных, как показано на рис. 95, а. При одинаково хорошей изоляции всех фаз (полюсов) относительно корпуса лампы горят с одинаковым
Таблица 7
противление изоляции обоих полюсов относительно корпуса (R+ и R-) вычисляют по следующим формулам:
где Кв — сопротивление вольтметра.
Недостаток метода в том, что для определения сопротивления изоляции необходимы вычисления. Иногда шкалу вольтметра с переключателем градуируют непосредственно в омах, но тогда замер изоляции получается весьма приближенным.
Для контроля изоляции в установках переменного тока разработано много устройств и приборов. Некоторые из них позволяют вести непрерывный контроль состояния изоляции при наличии и отсутствии напряжения в сети. При снижении сопротивления изоляции ниже определенного предела подается звуковой сигнал.
Для замера сопротивления изоляции трехфазной сети переменного тока, находящейся под напряжением, широко используют способ наложения постоянного измеряющего тока (рис. 96).
Рис. 95. Схемы контроля сопротивления изоляции сети
Если сопротивление изоляции какой-либо фазы (полюса) уменьшится, то при нажатии кнопки накал лампы, подключенной к этой фазе, уменьшится, а накал других ламп увеличится. Способ прост, но дает только качественную оценку состояния изоляции.
Рис. 96. Схема контроля сопротивления изоляции сети переменного тока
В установках постоянного тока для замера сопротивления изоляции под напряжением широко применяли «метод трех замеров» (рис. 95, б). Вольтметром V с переключателем ПВ измеряются: U — напряжение между полюсами (напряжение сети); U — напряжение между плюсовым полюсом и корпусом; U — напряжение между минусовым полюсом и корпусом. Выпрямленный ток от другого источника протекает через измерительный прибор Ω, сопротивление изоляции трехфазной сети и корпус судна. Прибор градуирован в омах. Конденсаторы С и резистор служат для сглаживания пульсаций выпрямленного тока. Последовательно с измерительным прибором можно включить обмотку реле Р, которое срабатывает и подает сигнал, когда выпрямленный ток достигнет определенного значения. Ток, протекающий через измерительный прибор, обратно пропорционален сопротивлению изоляции контролируемой сети по отношению к корпусу судна.
Кабельная сеть переменного тока имеет связь с корпусом судна не только через сопротивление изоляции, но и через емкости кабелей Ск. Известно, что емкость (конденсатор) постоянный ток не проводит, а поэтому значение измеряемого тока в схеме (см. рис. 96) зависит только от сопротивления изоляции сети.
Схема, приведенная на рис. 96, только иллюстрирует принцип измерения сопротивления изоляции при помощи наложения постоянного измерительного тока на сеть переменного тока. Реальные схемы более сложны, поскольку они должны отвечать требованиям с точки зрения точности, чувствительности, надежности и пр. На судах применяют устройства контроля отечественного производства типа УКИ-1, ПКИ, «Электрон».
Для примера рассмотрим принцип действия устройства контроля изоляции типа «Электрон»-1 (рис. 97). Схема состоит из трех основных блоков: измерительного, сигнализирующего и блока питания.
В измерительный блок входят кнопки ККС (контроль исправности цепи сигнализации) и КВП (включение измерительного прибора), переключатель уставок ПУ сопротивления изоляции, резисторы R7—R12, R24—R34, диод Д9, конденсаторы С5 и С7, измерительный прибор — мегаомметр Ω.
Сигнализирующий блок состоит из двух триггеров, выполненных на транзисторах ПП1—ПП4 и резисторах R13—R23. Сюда же входят стабилитроны Ст7—Ст8 и конденсатор С6, а также сигнальная лампа СЛ и звонок или другое акустическое устройство.
Блок питания представлен многообмоточным трансформатором, силовыми диодами Д1—Д8, балластными резисторами R1— R6, конденсаторами С1—С4 и стабилитронами Ст1—Ст6.
Рис. 97. Принципиальная схема устройства «Электрон-1»
Измерительный блок подключен к выпрямленному стабилизированному напряжению 150 В, получаемому от обмотки II трансформатора Тр. При этом образуется следующая цепь тока: плюс, размыкающий контакт кнопки ККС, контролируемая сеть, сопротивление изоляции сети, корпус судна, . размыкающий контакт кнопки КВП, переключатель ПУ, резистор R10, резистор R12, диод Д9, переключатель ПУ, резисторы R25 и R30, минус. В этой цепи протекает ток, зависящий от сопротивления изоляции контролируемой сети.
На базу транзистора ПП1 подается положительный потенциал, снимаемый с делителя напряжения. В верхнее плечо этого делителя входят сопротивление изоляции сети, резисторы R10, R12, а в нижнее плечо — резисторы R25, R30. Нетрудно видеть, что при уменьшении сопротивления изоляции сети положительный потенциал на базе транзистора ПП1 взрастает. Когда сопротивление изоляции снизится ниже заданного значения, происходит перебрасывание первого триггера, а это, в свою очередь, вызывает срабатывание второго триггера, в результате чего транзистор ПП4 будет открыт — появятся световой и звуковой сигналы.
Переключатель ПУ позволяет изменить соотношение сопротивлений верхнего и нижнего плеч делителя напряжений, т. е. изменить сопротивление изоляции сети, при котором сработает сигнализирующий блок.
Обмотки III и IV трансформатора Тр служат для питания соответственно первого и второго триггеров, а обмотка V создает отрицательное смещение на базах транзисторов ПП3 и ПП4 для уменьшения влияния температуры на работу второго триггера.
При нажатии кнопки ΚΒΙΙ в контролируемую цепь включается прибор, измеряющий ток утечки через изоляцию сети. Этот прибор отградуирован в мегаомах. Нажатием кнопки ККС вместо сопротивления изоляции включается резистор R8, и сигнализирующий блок,' если он исправен, должен сработать.
Устройство «Электрон»-1 позволяет контролировать сопротивление изоляции как сетей, находящихся под напряжением, так и обесточенных.
Недостаток существующих устройств контроля сопротивления изоляции заключается в том, что они не обладают избирательностью, т. е. не позволяют сразу определить линию (фидер) с пониженным сопротивлением изоляций. В море или на швартовке далеко не все потребители можно отключить для поиска поврежденной линии, поэтому задача создания устройств, которые сами указывали бы линию с ослабленной изоляцией, является чрезвычайно важной. В этом направлении ведутся серьезные исследования.
