ИССЛЕДОВАНИЕ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

Напряжением прикосновения U_пр называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, рис 2.1 или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека. В,

U_пр = R_h * I_h, В (9)

где I_h - ток, проходящий через человека по пути рука - ноги. А; R_h - сопротивление тела человека, Ом.

Одной из этих точек цепи является корпус электродвигателя М₂ оказавшегося под напряжением с потенциалом j_К относительно земли из-за повреждения изоляции. Металлические корпуса двигателей М₁, М₂, М₃ с помощью проводников - заземляющих перемычек (з.п.) соединены с заземляющей магистралью (з.м.). Последний соединен с заземлителем Rз. Сопротивления заземляющих перемычек и заземляющей магистрали составляют доли Ома, поэтому все металлические корпуса двигателей М₁, М₂, М₃, заземляющие перемычки, заземляющая магистраль и заземлитель можно считать находящимися под одним и тем же потенциалом относительно земли j_K. Отсюда можно принять, что j_K = j_З, где j_З - потенциал заземлителя.

Другой точкой электрической цепи, которой касается человек, является основание (земля, пол), на котором стоит человек. Так как человек стоит в поле растекания тока, то точка цепи тока, на которой располагаются ноги человека, имеет потенциал j_осн - Отсюда напряжение прикосновения можно определить как:

U_пр = j₃ - j_оcн (10)

или

U_пр = j₃a₁, (11)

где a₁ - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму потенциальный кривой 2 рис.2.1:

(12)

НАПРЯЖЕНИЕ ПРИКОСНОВЕНИЯ ПРИ ОДИНОЧНОМ ЗАЗЕМЛИТЕЛЕ

Пусть мы имеем оборудование, например, электродвигатели М₁, М₂, М₃, корпуса которых заземлены с помощью одиночного заземлителя (электрода) (рис. 2.1.). При замыкании токоведущей части на корпус из-за повреждения изоляции одного из эту двигателей М₂ на заземлителе и всех присоединенных к нему металлических частях. В том числе на корпусах других двигателей появится потенциал j₃. Поверхность земли вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящей от формы и размеров заземлителя.

Напряжение прикосновения для человека, стоящего на земле и касающегося заземленного корпуса двигателя (см. случай 1 на рис.2.1) определяется отрезком АВ и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U_пр и наоборот.

Так. при наибольшем расстоянии, т.е. при х = ¥, а практически при х > 20 м (случай 2 на рис. 2.1) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение: U_пр=j₃, при этом a₁=1. Это наиболее опасный случай прикосновения. При наименьшем значении х, т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 3 на рис. 2.1), U_пр = 0 и a₁ = 0. Это - безопасный случай: человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя j_З.

При других значениях х в пределах 0-20м (случай 3) U_пр плавно возрастает от 0 до j_З, а a₁ - от 0 до 1.

В практике устройства защитных заземлений интерес представляют максимальные значения напряжений прикосновения.

Порядок проведения эксперимента по определению напряжения прикосновения при одиночном заземлителе.

1. Зарисовать (рис.2.1) по Протоколу №2. но вместо качественного графика, кривых 1 и 2 данного на рисунке начертить график j_З(L), построенный в первой части лабораторной работы для шагового напряжения

2. Используя координаты графика j_З(L) и выражение U_пр = j₃ - j_ОСН построить в той же координатной сетке график U_пр(L) изменения напряжения прикосновения U_пр в зависимости от расстояния до заземлителя.

3. По графику U_пр(L) определить напряжение прикосновения для 3-х произвольных случаев касания корпусов электроустановок.

4. По формуле (9) вычислить токи через тело пострадавшего, приняв R_h = 1000 Ом, и установить характер воздействия токов I_h на организм (см. Приложение №1) Результаты занесите в таблицу Протокола 2.

5. Определить протяженность опасной зоны прикосновения с одиночным заземлителем электрооборудования в производственном помещении. Для чего: - используя график U_пр(L) найти максимально возможное напряжение прикосновения U_пр.мах;

- по этому же графику, используя данные таблицы 3.1. Приложения №3, найти координаты допустимого минимального напряжения прикосновения U_пр._доп.

5.1. Определить токи через пострадавшего и характер их воздействия при этих напряжениях.

Результаты занести в таблицу 2.2. Протокола 2.

6. По графику рис. 2 1 и Приложению N 2 определить необходимое время отключения электроустановки для обеспечения полной безопасности при касании корпуса электроустановки расположенной в опасной зоне. Результаты проверить по таблице 3.1. Приложения № 3 и занести в таблицу 2.2.

7. Записать выводы.

В выводах отметить:

- от каких параметров зависят напряжение и коэффициент прикосновения:

- завися г ли они от режима нейтрали силовою трансформатора, питающего электродвигатели станков:

- зависят ли они от электропроводности пола, на котором стоит человек.

Может ли защита от замыкания на корпус (землю), выполненная предохранителями или автоматами обеспечить необходимое по условиям безопасности время отключения?

ПРОТОКОЛ №2

проведения эксперимента по возникновению напряжения прикосновения

2.1. Используя график j(L), полученный в первой части лабораторной работы по шаговому напряжению построить график напряжения прикосновения U_пр.(L).

В верхней части графика зарисовать схему заземления корпусов электродвигателей трех станков (см. рис. 2.1. описания).

2.2. Результаты эксперимента п.3 и 4 занести в таблицу 2.1.

Таблица 2.1. Результаты эксперимента

№	Напряжение прикосновения Uпр, B	Коэффициент прикосновения a	Сопротивление тела человека с учетом обуви Rh, Ом	Ток через тело пострадавшего Ih, мА	Характер воздействия тока по пути рука-ноги

2.3. Определение опасной зоны прикосновения.

Таблица 2.2. Результаты эксперимента

Напряжения прикоснове-ния, Uпр. В	Протяженность опасной зоны L, м	Ток через пост-радавшего Ih, мА, при Uпр.max, Uпр.min	Необходимое время откл-ючения в сек, обеспечива-ющее электробезопас-ность при указанных токах
Uпр. max	Uпр. min доп	Ih mах	Ih min	Время откл-ючения при Ih mах	Время отключения, при Ih min

2.4. Выводы.

КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

1. Какие не аварийные (естественные, нормальные) токи возникают между токоведущими частями проводов, жил кабелей. обмоток электрооборудования и т.п. землей (металлическими корпусами), когда они находятся под напряжением? Почему? От каких параметров зависят их величины?

2. В каких сетях, согласно ПУЭ, должны применяться защитное заземление? Зануление? Какие бывают заземления? Типы заземляющих устройств. Л.1: §4.4., стр. 179-181, §5.1. 5.2, стр. 182-184, §5.3, стр. 179-181; Л.2 §64, стр. 281. §66, стр. 285-288, §67, стр. 289-295.

3. Каковы причины стекания тока в землю? От чего зависит сопротивление заземлителя?. Допустимые, согласно ПУЭ значения сопротивления заземляющего устройства? Как снизить сопротивление заземлителя? Л.1: §3.1. стр. 75, §3.2. стр. 87, §5.4, стр. 205; Л.2: §53, стр. 263-256.

4. Что такое шаговое напряжение? Когда и почему оно возникает? Степень и характер опасности поражения. Л.1: §3.5, стр. 124-127; Л.2: §63. стр. 273-274; ГОСТ 12.1.038.

5. От каких параметров цепи зависит напряжение шага? Как обеспечить снижение напряжение шага на машиностроительных предприятиях?

6. Как вести себя человеку, попавшему под шаговое напряжение? Как оказать ему первую до врачебную помощь?

7. Что такое напряжение прикосновения и коэффициент прикосновения, от каких параметров зависят их величины? Характер и степень опасности напряжения прикосновения при нормальном и аварийном режимах электроустановки в зависимости от времени их воздействия. Л.1: §3.4, стр. 113-116, §1.8, стр. 50-51; Л.2: §63, стр. 270-272.

8. Каковы Ваши рекомендации по снижению опасности поражения при касании корпуса станка или электрооборудования, оказавшеюся под напряжение?

ЛИТЕРАТУРА

1. Долин А. П. Основы техники безопасности в электроустановках. –М.: Энергоатомиздат. 1984. -448с. с ил.

2. Охрана труда в машиностроении. Под ред. Юдина Е.Я. Белова С.В. –М.: Машиностроение, 1983. – 432с.

3. ГОСТ 12.1.038 – 82. ССБТ Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжения прикосновения и токов.

Рис. 1.1. Принципиальные схемы защитного заземления в сетях трехфазного тока:

а - в сети с изолированной нейтралью до 1000 В и выше- б - в сети с заземленной нейтралью выше 1000В; 1 - заземленное оборудование; 2 - заземлитель защитного заземления; 3 - заземлитель рабочего заземления, r₀, r_З - сопротивления рабочего и защитного заземлений.

Рис. 1.2 Принципиальная схема зануления в трехфазной сети до 1000В. 1 - корпус электроустановки (электродвигатель, трансформатор и т.п.); 2 - аппараты зашиты от токов КЗ (предохранители. автоматические выключатели и т.п.), r₀ - сопротивление заземления нейтрали обмотки источника тока; r_П - сопротивление повторного заземления нулевого защитного проводника; I_K - ток КЗ; I_H - часть тока КЗ, протекающего через нулевой защитный проводник; 1д - часть тока КЗ, протекающего через землю

Рис. 1.3. Характер растекания тока замыкания в земле через полушаровой заземлитель и распределение потенциала.

Рис. 1.4. Распределение потенциала на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя и напряжение шага.

 

Рис. 1.5. Схема лабораторной установки.

12Следующая ⇒

Поделиться: