МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Санкт-Петербургский государственный
электротехнический университет
«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)
Кафедра БЖД
отчет
по лабораторной работе №2
по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»
Тема: Исследование условий электробезопасности в трехфазных сетях с заземлённой нейтралью
Студенты гр. 1392 |
|
Иванова М. К. Панкова Е.А. Сухенко И. |
Преподаватель |
|
Овдиенко Е.Н. |
Санкт-Петербург
2024
Цель работы:
Исследование режимов однофазного прикосновения человека;
Изучение принципа действия зануления;
Ознакомление с опасностями непрямого прикосновения при использовании защитного заземления и зануления.
Основные теоретические положения.
Общие сведения
Согласно существующим правилам электроустановки с напряжением до 1000 В жилых, общественных и промышленных зданий, а также наружные установки, должны получать питание от источника, как правило, с глухозаземленной нейтралью. Общий вид таких сетей для анализа безопасности:
Рисунок 1. Электрическая схема сети для анализа безопасности с контурами возможных токов
Прямое однофазное прикосновение в такой системе очень опасно. Напряжение прикосновения определяется значением фазного напряжения из-за малого сопротивления рабочего заземления нейтрали R0 (нормируемое значение ≤4 Ом для 220 В) и практически не зависит от сопротивления и ёмкостей фаз относительно земли:
При замыкании в такой сети какой-либо фазы на землю напряжение прикосновения становится больше фазного, но м.б. скорее всего ближе к фазному, чем к линейному:
,
где
-
оператор поворота,
- соответственно,
активные проводимости относительно
земли рабочего заземления и замыкания.
При выполнении защитного заземления с соблюдением требований к заземляющему устройству (Rзаз = 4 Ом) напряжение м.б. уменьшено максимум в 2 раза, а если заземлить корпус на элементы, случайным образом связанные с землей (Rзаз =100 Ом), то напряжение прикосновения практически не будет отличаться от фазного напряжения:
Опасность использования защитного заземления в электроприёмнике не ограничивается тем, где оно применено. Гораздо более опасным оказывается прикосновение к правильно зануленным корпусам исправных электроприемников. При фазном напряжении 220 В на них появится напряжение, которое определяется падением напряжения на рабочем заземлении R0:
Обработка результатов
1) Анализ условий опасности прямого прикосновения в системе tn
№ |
Значение сопротивлений, Ом |
Напряжение фаз и корпусов относительно земли, В |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
5к |
5к |
5к |
- |
- |
22 |
25 |
25 |
0 |
0 |
24 |
2 |
150к |
150к |
150к |
- |
- |
22 |
25 |
25 |
0 |
0 |
24 |
4 |
150к |
150к |
150к |
50 |
- |
11 |
32 |
32 |
9 |
9 |
32 |
5 |
150к |
150к |
150к |
100 |
- |
20 |
27 |
26 |
1 |
1 |
25 |
а) Прямое прикосновение к фазе А.
При параллельно
соединённых резисторах
Рис.1 Схема прямого прикосновения человека к фазе A
Приведём формулы для расчёта.
Если
и
тогда:
Напряжение прикосновения при
:
Напряжение прикосновения при
:
Рис.2 Векторная диаграмма 1 измерения
Рис.3 Векторная диаграмма 2 измерения
Рис.4 Векторная диаграмма 4 измерения
Вывод:
Напряжения человека
и фазы А эквивалентны. При прикосновении
к фазе в TN-S
опасность
прикосновения исходит исключительно
от
и практически не зависит от сопротивления
изоляции.
Практически всё напряжение будет падать на человека.
б) Прямое прикосновение при замыкании фазы C на землю
Рис.5 Схема прямого прикосновение к фазе А при замыкании фазы С на землю
Приведём формулы для расчёта.
,
весь ток
пройдет через
,
тогда:
При
:
При
:
Вывод:
После замыкания одной из фаз на землю, измеренное напряжение прикосновения будет больше фазного, но меньше линейного. Следовательно, чем выше сопротивление замыкания, тем выше падение напряжения на нем, и тем меньше падение на человеке. Падение напряжения на человеке немного больше фазного.
2) Оценка опасности заземления корпусов при непрямом прикосновении
№ |
Значение сопротивлений, Ом |
Напряжение фаз и корпусов относительно земли, В |
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
8 |
150к |
150к |
150к |
- |
- |
22 |
25 |
25 |
0 |
0 |
24 |
9 |
150к |
150к |
150к |
- |
4 |
32 |
35 |
11 |
13 |
13 |
10 |
10 |
150к |
150к |
150к |
- |
100 |
23 |
27 |
22 |
2 |
2 |
22 |
Рассчитаем случай, когда одна из фаз замыкается на корпус.
Рис.6 Схема непрямого прикосновения человека к корпусу прибора
Приведём формулы для расчёта.
При
:
При
:
Рис.7 Векторная диаграмма 9 измерения
Вывод:
При сопротивлении заземления в 4 Ом, напряжение прикосновения уменьшается до половины фазного. При сопротивлении заземления в 100 Ом напряжение прикосновения практически не отличается от фазного, из чего можно заключить, что чем меньше сопротивление заземления, тем меньше напряжение будет на человеке.