2. Исследование характеристик напряжения прикосновения и шага с помощью лабораторного стенда
Лабораторный стенд представляет собой модель, имитирующую растекание электрического тока в грунте. Грунт заложен в емкость из оргстекла длиной 1 м. На стенке емкости расположен электрод, имитирующий заземлитель. Потенциал этого электрода равен потенциалу заземлителя и руки человека р.
Над емкостью расположен подвижный электрод, выполненный в виде катка, контактирующего с грунтом. Этот электрод перемещается вдоль емкости с грунтом и имитирует потенциал ног человека н.
Электрическая принципиальная схема стенда представлена на рис.2.
Рис. 2. Электрическая принципиальная схема лабораторного стенда
для исследования напряжения прикосновения и напряжения шага
Питание стенд получает от трансформатора, во вторичной обмотке которого находится реостат R1, с помощью которого регулируется задаваемая величина напряжения прикосновения. Сопротивление грунта представлено в виде переменного резистора R2, соединенного с неподвижным электродом Э1 и подвижным электродом Э2. Напряжение прикосновения Uпp измеряется вольтметром PV.
При работе стенда нельзя касаться поверхности грунта!
Подключить стенд к сети и реостатом R1 выставить величину Uпр.доп, заданную преподавателем. Далее переместить электрод Э2 от левого края емкости к правому, фиксируя его положение через каждые 10 см. При этом снять показания вольтметра. Данные опыта занести в табл. 1.
Таблица 1
Результаты экспериментальных исследований
Х, м |
0,1 |
0,2 |
0,3 |
0,4 |
0,5 |
0,6 |
0,7 |
0,8 |
0,9 |
1,0 |
Uпр, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
По данным табл. 1 построить график Uпp = f(X). После проведения эксперимента заполнить табл. 2. Данные для расчетов берутся из табл. 3 по варианту, предложенному преподавателем. При расчетах принимаем 2 = 1; 2 = 1.
Таблица 2
Расчетные значения напряжения прикосновения и шага
Х,м |
Х=Хз |
0,06 |
0,08 |
0,1 |
0,2 |
0,5 |
1,0 |
2,0 |
5,0 |
10,0 |
15,0 |
20,0 |
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uпр,В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Uш, В |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Таблица 3
Варианты значений для расчета напряжений прикосновения и шага
Вариант |
, Омм |
Iз, А |
Хз,м |
1 |
100 |
1,0 |
0,05 |
2 |
60 |
1,1 |
0,05 |
3 |
70 |
1,2 |
0,03 |
4 |
80 |
1,3 |
0,05 |
5 |
150 |
1,4 |
0,04 |
6 |
200 |
1,5 |
0,04 |
7 |
230 |
1,6 |
0,04 |
8 |
240 |
1,1 |
0,03 |
9 |
300 |
0,5 |
0,05 |
10 |
270 |
9 |
0,03 |
Таблица 4
Варианты значений для сравнительного анализа
Вариант |
tдоп, С |
Iз, А |
1 |
1 |
0,1 |
10 |
1 |
2 |
0,4 |
10 |
0,3 |
3 |
0,5 |
5 |
0,1 |
4 |
0,6 |
6 |
0,15 |
5 |
2 |
6 |
0,3 |
6 |
3 |
7 |
0,25 |
7 |
4 |
12 |
0,2 |
8 |
5 |
14 |
0,3 |
9 |
10 |
15 |
0,45 |
По данным табл. 2 построить графики зависимостей 1 = f(X); 1 = f(X); Uпp = f(X); Uш = f(X).
Далее по величине допустимого времени воздействия электрического тока на организм человека tдоп определить допустимое напряжение прикосновения Uпр.доп, сопротивление заземлителя Rз, вид заземления. Данные для решения задачи берутся из табл. 4 по варианту, предложенному преподавателем. Вид заземления можно выбрать, используя данные табл. 5 (исходя из величины 1).
Таблица 5
Значения коэффициентов напряжения прикосновения и шага
в зависимости от вида заземления
Вид заземления |
Эскиз заземления |
Расстояние между параллельными полосами, м |
Число внутренних параллельных полос в контуре, шт. |
Коэффициент напряжения прикосновения 1 |
Коэффициент напряжения шага, 1 |
Единичный протяженный заземлитель |
|
– |
– |
1,0 |
0,14 |
Ряд стержней, соединенных с полосой |
|
– |
– |
1,0 |
0,1 |
Контур из полос с внутренними параллельными полосами |
|
2,5 5 10 15 2,5 5 10 15 |
2 2 2 2 5 5 5 5 |
0,30 0,35 0,40 0,45 0,13 0,20 0,30 0,35 |
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 |
Контур из стержней и полос с внутренними параллельными полосами |
|
2,5 5 10 15 2,5 2,5 5 5 10 10 15 |
10 10 10 10 5 10 10 5 10 5 10 |
0,1 0,15 0,25 0,30 0,30 0,10 0,75 0,75 0,1 0,25 0,2…0,35 |
0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 0,15 |
