Исследование параметров электрических сетей

Работа проводится на универсальном лабораторном стенде путем моделирования основных параметров исследуемой сети и определения величины тока, протекающего через тело человека, и напряжения прикосновения при контакте с металлическим корпусом электрооборудования. На стенде вместо существующих распределенных параметров изоляции фаз относительно земли применены сосредоточенные сопротивления и емкости, которые можно изменять по величине. Сопротивление тела человека моделируется активным сопротивлением.

Порядок выполнения работы

1 Включить на стенде тумблер «Сеть», а на вертикальной панели нажать кнопку «Сеть».

2 Измерить линейное напряжение (переключатель - в положении U _{лин ,} , показания прибора умножаем на 1000).

3 Переключатель - в положении «Изолированная нейтраль». Включить на вертикальной панели тумблер «Замыкание». О появлении напряжения на корпусе электродвигателя свидетельствует зажигание светодиода.

4 Произвести замеры тока, протекающего через тело человека, и напряжения прикосновения в сети с изолированной нейтралью для различных значений сопротивления изоляции фаз при условии, что R _ч =const и С_А=С_В=С_С=const. Значение сопротивления человека принять равным 1 кОм, а значение емкости фаз задается преподавателем (С= 0, 1; 0, 2; 0, 5; 1, 0 мкФ). Для измерения напряжения прикосновения переключатель вольтметра должен быть в положении U _прик, показания прибора умножаем на 300. Данные занести в табл. 6.1 [1].

5 Рассчитать силу тока, проходящего через тело человека, I _ч, А:

, (26)

где U _л – линейное напряжение, В;

R _ч – сопротивление тела человека, Ом;

R - сопротивление изоляции фаз, Ом.

6 Построить график зависимости силы тока, проходящего через тело человека, и напряжения прикосновения от величины сопротивления фаз.

7 Произвести замеры силы тока и напряжения прикосновения в сети с изолированной нейтралью при различных значениях емкости фаз. Сопротивление человека принять 1 кОм, а значение сопротивления изоляции фаз задается преподавателем (R = 1, 2, 5, 10 кОм). Данные занести в табл. 6.2 [1].

8 Построить график зависимости силы тока, проходящего через тело человека, и напряжения прикосновения от величины емкости фаз.

9 Выключить тумблер «Замыкание». Переключить установку на сеть с глухозаземленной нейтралью. Измерить линейное напряжение.

10 Включить тумблер «Замыкание». Произвести замеры силы тока и напряжения прикосновения в сети с глухозаземленной нейтралью при различных значениях сопротивления человека. Значения сопротивления изоляции и емкости фаз (R = 1, 2, 5, 10 кОм; С = 0, 1; 0, 2; 0, 5; 1, 0 мкФ) задаются преподавателем. Данные занести в табл. 6.3 [1].

11 Построить график зависимости величины тока, проходящего через тело человека, и напряжения прикосновения от величины сопротивления тела человека.

12 Выключить тумблер «Замыкание». Выключить стенд и панель.

13 Проанализировать на основе полученных результатов степень опасности прикосновения человека к корпусу электрооборудования для различных режимов сети.

Вопросы

1 Охарактеризовать действие электрического тока на организм человека. В чем оно проявляется?

2 Перечислить и охарактеризовать виды электротравм.

3 Охарактеризовать факторы, определяющие опасность поражения человека электрическим током.

4 От чего зависит электрическое сопротивление тела человека?

5 Охарактеризовать пороговые значения силы тока.

6 Как влияют вид и частота тока на исход поражения человека электрическим током?

7 Оказывает ли влияние на исход поражения электрическим током психологическое состояние человека?

8 Сети с каким режимом нейтрали источника напряжения являются более безопасными? Почему?

9 Какие меры применяются для профилактики электротравматизма?

10 Охарактеризуйте области применения сетей с изолированной и глухозаземленной нейтралью.

Лабораторная работа № 7

Исследование напряжения прикосновения и шага

Цель работы

1 Ознакомиться с условиями возникновения и опасностями прикосновения и шага в сетях электрического тока.

2 Исследовать закон распределения потенциала в грунте вблизи заземлителя, определить величины напряжения прикосновения и шага тока.

 

Общие сведения

 

При пробое изоляции и стекании электрического тока в землю возникает так называемое поле растекания тока. Теоретически оно простирается до бесконечности. В действительных же условиях уже на расстоянии 20 м от места замыкания слой земли, через который проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, и потенциал земли на расстоянии более 20 м от места замыкания тоже практически равен нулю.

Изменение потенциала на поверхности земли зависит от вида заземлителя, грунта и расстояния до места замыкания.

При полушаровом заземлителе, расположенном на поверхности земли, изменение потенциала в зависимости от расстояния от него (Х, м) описывается уравнением

, (27)

где I ₃ - ток замыкания, А;

- удельное электрическое сопротивление грунта, Ом м.

Потенциал самого заземлителя в соответствии с формулой (27) будет равен:

, (28)

Ввиду того, что сопротивление проводов, соединяющих корпус оборудования с повторным заземлением R _п, незначительно, считают, что потенциал заземлителя равен потенциалу корпуса относительно земли, следовательно, напряжения корпуса и заземлителя относительно земли равны между собой, т.е. U _к.з =U _з.з.

С учетом вышесказанного уравнение (28) можно записать в виде

. (29)

При прикосновении к корпусу оборудования, находящегося под напряжением, руки человека окажутся под потенциалом корпуса , а ноги - под потенциалом основания , на котором он стоит.

Разность потенциалов между точками, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения U _пр:

. (30)

Заменив в выражении (30) его значением из формулы (29) и его значением из формулы (27), получим:

. (31)

В выражении (31) первый множитель согласно формуле (29) представляет собой напряжение корпуса U _к.з или заземлителя U _з.з относительно земли, второй множитель обозначим .

Подставив эти значения в выражение (31), получим напряжение прикосновения в поле растекания заземлителя любой конфигурации:

. (32)

Напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в дополнительных сопротивлениях пола R _пол и обуви R _об определяется по формуле

, (33)

где - коэффициент, учитывающий падение напряжения в сопротивлениях основания (пола) и обуви,

. (34)

Анализ уравнений (31)...(34) показывает, что при нахождении человека на расстоянии Х=Х₃ от заземлителя напряжение прикосновения равно нулю ( ). При Х 20 м становится равным 1, а напряжение прикосновения – равным максимальному значению, т.е. напряжению корпуса (заземлителя) относительно земли (U _пр= U _к.з ). С увеличением сопротивления пола (основания) и обуви напряжение прикосновения снижается. При R _пол =R _осн= напряжение прикосновения U _пр стремится к нулю.

Человек, находящийся в поле растекания тока, оказывается под напряжением шага U _ш, если его ноги расположены в точках с разными потенциалами, т.е.

. (35)

С учетом выражения (27) и при ширине шага a, м, уравнение (35) примет вид

. (36)

Подставив из уравнения (29) значение первого множителя, равное U _з.з или U _к.з (напряжение заземлителя или корпуса оборудования относительно земли), и обозначив

,

получим напряжение шага:

, (37)

где - коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой растекания тока в земле.

Напряжение шага, как напряжение прикосновения, зависит от сопротивления основания R _оcн и обуви R _об. Влияние этих сопротивлений учитывается коэффициентом

. (38)

Окончательное напряжение шага определяется выражением

. (39)

Анализ уравнений (36) и (39) показывает, что наибольшее напряжение шага возникает при Х=0, т.е. когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другая находится на расстоянии ширины нормального шага (0, 8 м). При Х > 5...10 м коэффициент напряжения шага , следовательно, и напряжение шага тоже стремится к нулю ( ). С увеличением сопротивлений оснований R _осн и обуви R _об коэффициентом уменьшается, что приводит к снижению напряжения шага.

 

⇐ Предыдущая234567891011Следующая ⇒

Поделиться: