Лабораторные работы / Лаб4 / Лабораторная_4

Основные теоретические положения

Двухпроводные сети применяются для питания осветительной нагрузки,

бытовых и других однофазных приёмников электроэнергии. Наиболее широко распространены сети с заземлённым нулевым проводом, так как они являются частью трёхфазных сетей с глухим заземлением нейтрали.

В случае замыкания фазного провода на корпус электроприёмника напряжение прикосновения к корпусу без использования дополнительной защиты также является опасным для жизни человека. В качестве такой защиты в сети с заземлённым полюсом (система ТМ) применяют зануление корпусов,

то есть соединение их защитными РЕ-проводниками с нулевым проводом. При замыкании фазы на корпус возникает режим короткого замыкания, вследствие чего срабатывает максимальная защита, например предохранитель Е или автоматический выключатель, отключая питание неисправного потребителя.

Защитное заземление корпусов приёмников электроэнергии,

характеризующееся сопротивлением протеканию тока Rзаз, в сетях с заземленным полюсом без зануления запрещено, поскольку не обеспечивает условий электробезопасности, так как значение Rзаз соизмеримо с сопротивлением рабочего заземления Rо или больше его:

заз

13 ≈ 0 + заз ≥ 0.5

Сети, изолированные от земли, безопаснее сетей с заземлённым полюсом,

так как напряжение прикосновения к полюсу ограничивается сопротивлениями изоляции R1 и R2, которые значительно больше Rh:

Тем не менее при уменьшении сопротивления R2 значение напряжения прикосновения может быть опасным для жизни человека.

Условия электробезопасности при непрямом прикосновении в системе ТТ обеспечиваются применением защитного заземления, то есть соединением корпуса электроприёмника заземляющим РЕ-проводником с землёй или с её эквивалентом. Из эквивалентной схемы этого режима следует, что при реальных значениях сопротивления заземления можно пренебречь и сопротивлением полюса относительно земли, и сопротивлением тела человека,

которые включены параллельно с ним, поэтому напряжение прикосновения

При нормальной изоляции полюсов относительно земли это напряжение не превышает предельно допустимого и становится безопасным для жизни человека.

Сети малого напряжения. Опасность поражения людей током в сетях напряжением до 42...50 В связана с возможностью перехода высокого напряжения первичной обмотки питающего трансформатора (220 В) на сторону низкого при повреждении изоляции между обмотками. В этом случае режим прикосновения к полюсу обмотки аналогичен режиму прикосновения к фазному проводу питающей сети. Защитным мероприятием от поражения током в такой ситуации является заземление одного из полюсов вторичной обмотки трансформатора в сети, изолированной от земли (или его зануление в сетях с заземлённым полюсом).

Применение автотрансформатора для питания приёмников низкого напряжения недопустимо, так как режим прикосновения к полюсу сети малого напряжения в этом случае по существу является режимом однополюсного прикосновения к питающей сети.

Цель работы

Исследование способов защиты от поражения током в однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли, и однофазной двухпроводной сети с заземлённым нулевым проводом.

Ход выполнения работы

Условие электробезопасности в сети с заземленным нулевым проводом

1.Рабочее напряжение = 36.8 В.

2.Напряжение прикосновения = 4 кОм = 35.4 В, = 500 кОм

= 35.5 В.

3.Прикосновение к корпусу К2: = 4 кОм = 35.6 В, = 500

кОм = 35.6 В . При изменении сопротивления изоляции напряжение прикосновения не изменяется, что означает, что оно не зависит от качества изоляции, т. к. сопротивление изоляции много больше сопротивления тела человека.

4.Без заземления = 500 кОм, = 4 кОм, = 36.1 В, Заземление

= 500 кОм, = 4 кОм, = 15.1 В.

При заземлении напряжение прикосновения уменьшается в два раза и составляет 15.1 В, однако по ГОСТ Р 12.1.038-82* напряжение прикосновения для переменного тока при нормальном режиме электроустановки не должно превышать 2 В. Это означает, что напряжение при заземлении значительно превышает безопасное напряжение и является опасным для жизни человека.

Нулевой провод = 4.9 В.

Для сетей напряжением 220 В:

Для 220 В: = ф 13= 220 * 15.1 / 36.8 = 90.2 В (при заземлении)

р

= ф 13= 220 * 36.1 / 36.8 = 215.81 В (без заземления)

р

Предельное допустимое значение напряжения при переменном токе частотой 50 Гц - 20 В. Для напряжения сети 220 В без заземления напряжение прикосновения 215 В, что может привести к смертельному исходу.

5. = 35.4 / 36.8 = 0.962

= 35.6 / 36.8 = 0.967 (к корпусу)

= 36.1 / 36.8 = 0.98 (без заземления)

= 15.1 / 36.8 = 0.41 (заземление)

Рисунок 1 – Прикосновение к корпусу без заземления

Так как сопротивление рабочего заземления составляет всего лишь 4 Ом,

оно никак не влияет на напряжение, вследствие чего напряжение прикосновения близко к напряжению источника (рис. 1).

4) = 3.9 / 36.3 = 0.107

= 0.1 / 36.3 = 0.0028

Рисунок 4 – Схема замещения прикосновение к корпусу К3

В случае, когда изоляция 4 кОм, напряжение все еще недопустимое т.к.

составляет 0.1 от напряжения источника, а допустимое 0.09. Когда сопротивление изоляции становится 500 кОм, напряжение становится допустимым, т.к. составляет 0.028 от напряжения источника.

5) = 4 кОм = 0.1 В, = 500 кОм = 0.1 В

При соединении К3 с шиной заземления (ШЗ), изменение изоляции перестает влиять на напряжение.

6) = 4 кОм = 0.1 В, = 500 кОм = 0.1 В

При соединении корпуса непосредственно с землей схема замещения будет аналогичной, как и при соединении с ШЗ, т.к. нейтраль не имела связи с землей и ШЗ работало как заземление.

Условия электробезопасности в сетях сверхнизкого напряжения при использовании понижающего трансформатора

1) А) = 35.9 В

Б) = 0.1 В

В) = 4 кОм = 35.8 В, = 500 кОм = 36 В. (Рабочее напряжение = 36.2

2) наиболее безопасный режим с учетом схемы замещения

Рисунок 5 – Схема для пункта 2

Впункте (А) схема не имеет защиты и ток проходит через Rh, на человека воздействует напряжение близкое к рабочему, это смертельно для человека.

Впункте (Б) схема имеет зануление, данный режим является наиболее безопасным.

Впункте (В) схема имеет неправильное зануление, из-за чего ток будет проходить через человека (Rh), при этом напряжение прикосновения будет близкое к рабочему, что опасно для жизни человека.

3)а) = 0.2 В

б) = 0.1 В

в) = 0.2 В

4)В случае с изолированным полюсом все прикосновения безопасны для человека, однако всегда необходимы дополнительные меры защиты,

т.к. изоляция может быть повреждена.

Вывод

Вданной лабораторной работе были изучены методы защиты человека при прикосновении к одной из фаз сети: зануление и заземление.

Вусловиях электробезопасности в сети с заземленным нулевым проводом лучше всего себя показал такой метод защиты как зануление, в

случае зануления возникало короткое замыкание и срабатывала защита прибора, что приводило к его отключению. Заземление же, хоть и понизило напряжение прикосновения, но недостаточно для обеспечения безопасности человека.

Вусловии электробезопасности в сети, изолированной от земли при подключении к ШЗ получалось заземление, так как нейтраль не связана с землей. При этом заземление обеспечивало достаточную защиту для человека,

т.к. напряжение прикосновения стало допустимым.

Для сетей сверхнизкого напряжения при использовании понижающего трансформатора напряжение прикосновения были допустимыми. Однако в случае неисправности изоляции стоит позаботиться о защите. Для сети,

изолированной от земли, защитой является заземление одного полюса трансформатора. В сетях с заземленным полюсом защитой является зануление.