Глушков Ю.М., Мельникова Т.В. Лабораторный практикум по курсу Безопасность жизнедеятельности

13.В помещениях бывают полы кирпичные, земляные, деревянные, металлические, цементные, покрытые линолеумом, асфальтом, битумом. Какие из этих полов считаются электропроводящими? См. табл. 1.7.

14.Приведите классификацию помещений по электробезопасности. Табл. 1.7.

15.В сухом беспыльном помещении цементный пол. Каков класс опасности помещения?

16.Во влажном помещении (относительная влажность В до 75%) кирпичный пол. Каков класс опасности помещения?

17.Каков класс опасности сырого помещения (В > 75%)?

Обратите внимание на то, что электрическое сопротивле-

ние сухих ботинок приблизительно равно 220000 Ом, а мокрых – 200 Ом, то есть электрическое сопротивление мокрых ботинок примерно в тысячу раз меньше сопротивления сухих ботинок!

18.Какими могут быть значения электрического сопротивления человеческого тела? При какой площади контакта тела с измерительным электродом получены эти значения? Какое значение электрического сопротивления человеческого тела принимают при расчетах по электробезопасности?

19.Почему особенно опасно включение человека в электрическую цепь через акупунктурные точки на коже?

20.Пусть U < 300 В. Какой ток опаснее для человека – переменный или постоянный?

21.Чему равен пороговый неотпускающий переменный ток при f = 50 Гц?

22.Среди средств индивидуальной защиты упоминаются диэлектрические коврики. Каким образом такой коврик защитит женщину, работающую со стиральной машиной?

Задачи

Задача 1. Оцените размер а стороны квадратной металлической пластины, используемой в качестве заземлителя. Пластина лежит на поверхности земли (глина с влажностью 15 %). Сечение заземляющего изолированного медного проводника 1.5 мм2, длина 15 м, удельное сопротивление меди 0.018 Ом мм2/м. Сопротивление заземляющего устройства, включающего в себя заземлитель и заземляющий проводник (рис. 1.10), должно быть не больше 10 Ом:

11

10 Ом ≥ сопротивление заземлителя pacтеканию тока в грунте + + сопротивление заземляющего проводника.

Заземляющий проводник Заземлитель

а

Рис. 1.10. Схема заземляющего устройства, состоящего из лежащей на земле металлической пластины (заземлителя) и заземляющего проводника, соединяющего заземлитель с заземляемым оборудованием, например, с металлическим корпусом электродвигателя

Таблица 1.3

Формулы для вычисления сопротивления одиночных заземлителей растеканию тока в однородном грунте

Примечание к табл. 1.3. В формулах знаком ρ обозначено удельное электрическое сопротивление грунта, Ом м (сопротивление куба земли с ребром 1м), линейные размеры приведены в метрах, сопротивление R, Ом.

12

Обратите внимание на то, что

1)большая часть сопротивления заземления приходится на сопротивление заземлителя растеканию тока в грунте;

2)размеры заземлителя должны быть тем больше, чем меньшее сопротивление он должен обеспечить в более сухой почве.

Примечание. На практике заземлители в виде железных листов, лежащих на поверхности земли, не используются. Для уменьшения сопротивления заземлителя растеканию тока в грунте их обычно глубоко закапывают. Пример с заземлителем, лежащим на поверхности земли, выбран вследствие простоты его расчета (см. табл. 1.3, 1.4).

Таблица 1.4 Приближенные значения удельного электрического сопротивления ρ

различных грунтов и воды, Ом м

Задача 2. При обрыве провода линии воздушной электропередачи часть его длиной 3 м оказалась лежащей на земле (рис. 1.11). Диаметр провода d = 0.5 см. Провод неизолированный. Грунт – глина с влажностью 15 %. Определите электрическое сопротивление растеканию тока в грунте от лежащего на поверхности земли провода.

Рис. 1.11. Схема короткого замыкания оборванного фазного провода на землю

13

Внимание! Запрещается подходить к оборванному и лежащему на земле фазному проводу ЛЭП ближе 50 метров. Заметив такой провод, немедленно сообщите на ближайший пост службы спасения.

Задача 3. Человек, стоя на полу, случайно касается рукой одного из фазных проводов трехфазной цепи в оголенном от изоляции месте.

Условия

Нейтраль: 1) изолирована от земли;

2) заземлена, Rзаземления = 10 Oм; напряжение в трехфазной цепи 380/220 В;

пол в помещении проводящий; сопротивление изоляции фазных проводов соответствует норме;

ботинки: 1) сухие (помещение сухое), Rобуви = 220 кОм;

2) мокрые (помещение особо сырое), Rобуви = 220 Ом.

Задание

1.Нарисуйте схемы включения человека в цепь.

2.Вычислите силу тока Ih, протекающего через тело человека.

3.Оцените последствия для человека, вызываемые током Ih.

4.Охарактеризуйте описанные в задаче помещения (их четыре)

сточки зрения опасности поражения людей электрическим током.

Справочный материал

Закон Ома: а) для цепи постоянного тока

б) для цепи переменного тока

где I – сила тока в цепи, А; U – напряжение, В; R – активное электрическое сопротивление, Ом; Z – полное электрическое сопротивление, Ом.

Активное сопротивление R металлического провода зависит от его геометрических размеров и материала:

где ρ – удельное сопротивление провода, Ом мм2 / м (сопротивление провода, имеющего площадь поперечного сечения 1 мм2 и

14

длину 1 м); l – длина провода, м; s – площадь поперечного сечения провода, мм2.

При повышении температуры активное сопротивление металлических проводников увеличивается (этот факт используется в термоанемометрах, описанных в лабораторной работе 2):

α – температурный коэффициент сопротивления, 1/°С. Полное сопротивление Z в цепи переменного тока имеет вид

где X L = ω L = 2π f L – индуктивное сопротивление, Ом; ω – угловая частота переменного тока; L – индуктивность цепи, Гн; f – частота

ние, Ом; С – электрическая емкость цепи, Ф (фарада = кулон /вольт). Трехфазной системой электрических цепей называют систему, состоящую из трех цепей, в которых действуют переменные ЭДС одной и той же частоты, сдвинутые по фазе относительно друг дру-

га на 1/3 периода (ϕ = 120о).

Каждую отдельную цепь такой системы называют фазой, а систему трех сдвинутых по фазе переменных токов в таких цепях на-

зывают трехфазным током.

Почти все генераторы, установленные на наших электростанциях, являются генераторами трехфазного тока. Каждый такой генератор представляет собой соединение в одной машине трех генераторов переменного тока, сконструированных таким образом, что индуцируемые в них ЭДС сдвинуты относительно друг друга на треть периода.

Трехфазная цепь – это трехили четырехпроводная электрическая цепь переменного тока, в которых действуют три синусоидальных напряжения одинаковой частоты, сдвинутые по фазе на 120° и создаваемые общим источником энергии, например, генератором трехфазного тока.

15

Соединение концов обмоток генератора трехфазного тока звез-

дой изображено на рис. 1.12. Как правило, в этом случае кроме трех фазных проводов требуется еще и нулевой рабочий провод. Нулевой рабочий провод можно не использовать лишь в том случае, когда к источнику (генератору или трансформатору трехфазного тока) подключена симметричная нагрузка (Zа = Zb = Zc и ϕa = ϕb = ϕc), например, трехфазные электродвигатели, электропечи и т.д.

a

Рис. 1.12. Один из вариантов графического изображения схемы соединения источника ЭДС (слева) и приемника элекроэнергии (cправа)

звездой и с нулевым рабочим проводом. Uab, Uac, Ubc − линейные и Ua, Ub, Uc − фазные напряжения

Линейное напряжение в цепи трехфазного тока – напряжение между любыми двумя фазами (любыми двумя фазными проводами).

Фазное напряжение в цепи трехфазного тока – напряжение между любой из фаз и нейтралью (или землей, если нейтраль заземлена). Величины линейного и фазного напряжений связаны соотношением

Нейтраль в цепи трехфазного тока – точка соединения концов обмоток генератора или трансформатора. С нейтралью соединяется нулевой рабочий провод. Нейтраль может быть заземлена или изолирована от земли.

Электрическая емкость. Совокупность двух проводников, разделенных диэлектриком, называют конденсатором. Электрическую

где С – электрическая емкость, Ф; Q – заряд каждого из проводников, Кл; U – разность потенциалов между проводниками, В.

16

Общая емкость С нескольких конденсаторов Сi, соединенных а) параллельно, С = C1 + С2 + ... + Сn;

б) последовательно, (1/C) = (1/C1) + (1/C2) + ... + (1/Cn).

Свойством конденсатора обладает, например, провод линии электропередачи и земля, разделенные диэлектриком (воздухом, опорами электропередачи, фарфоровыми изоляторами и изоляцией проводов).

Сопротивление изоляции Z 2 = R 2 + (ХL – XC)2 проводов воздуш-

ной линии электропередачи (утечка тока на землю).

Активная составляющая электрического сопротивления R изоляции проводов воздушной линии электропередачи складывается из активного сопротивлений фарфоровых изоляторов, опор линии электропередачи, сопротивления воздуха (рис. 1.13).

Суммарное активное сопротивление изоляции тем больше, чем меньше точек касания провода с фарфоровыми изоляторами, чем меньше количество опор, чем больше сопротивление воздуха, т.е. на активное сопротивление изоляции влияет также и электрическое сопротивление воздуха. В воздухе всегда есть положительно и отрицательно заряженные ионы, которые в электрическом поле образуют направленные потоки (электрический ток).

Рис. 1.13. Схема электрической изоляции проводов линии электропередачи, которая в нормальном состоянии обладает большим электрическим сопротивлением утечке тока на землю

Емкостное сопротивление ХС изоляции проводов линии электропередачи тем больше, чем меньше емкость С системы проводземля. Емкость С уменьшается с уменьшением длины линии и с увеличением высоты подвеса проводов над землей.

17

Индуктивное сопротивление XL изоляции проводов линии электропередачи обычно невелико.

В соответствии с правилами ПУЭ величина сопротивления изоляции проводов утечке тока на землю должна быть не меньше 0.5 МОм.

Электросеть города – система устройств, с помощью которых электроэнергия распределяется по потребителям.

На окраине городов городские понижающие подстанции снижают напряжение (35–110 кВ) загородных высоковольтных линий электропередач (ЛЭП) до 6–10 кВ.

Городская электросеть состоит из сетей высокого напряжения (6 – 10 кВ), идущих от городской понижающей трансформаторой подстанции до внутриквартальных понижающих подстанций, и далее из распределительных сетей низкого напряжения (380/220 В), идущих к внутридомовым щиткам, расположенным на лестничных клетках зданий, и далее в квартиры (рис. 1.14).

a b c н.

в комнаты W

Квартирный

Нулевой

провод

Рис. 1.14. Схема распределения электроэнергии по квартирам жилого домапослевнутриквартальныхтрансформаторных понижающих подстанций

Защитное заземление или зануление – преднамеренное электри-

ческое соединение с землей металлических нетоковедущих частей (например, корпуса электродвигателя), которые могут оказаться под напряжением в результате нарушения электроизоляции фазных проводов (см. рис. 1.15, 1.16).

18

Таблица 1.5

Пороговые значения силы тока, протекающего по пути «рука – рука» или «рука – ноги» при напряжениях до 250−300 В

Примечания к табл. 1.5. В таблице приведены пороговые значения токов для мужчин. Для женщин пороговые значения примерно в 1.5 раза меньше, чем для мужчин.

Как видно из табл. 1.5, переменный ток опаснее постоянного. Но это действительно для напряжений до 250 – 300 В. При больших напряжениях опаснее становится ток постоянный.

Фибрилляция – беспорядочные сокращения сердечной мышцы, ведущие к смерти.

Таблица 1.6 Классификация помещений по характеру окружающей среды

20