5. Анализ опасности однофазного прикосновения в сзн

Для данного типа электрической сети выполняется условие R₀ << |Z|/3 и можно пренебречь влиянием сопротивлений изоляции фаз Z.

В нормальном режиме переключатель S на эквивалентной схеме сети (рис. 5,б) находится в положении НР, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,а.

Рис. 7. Эквивалентные схемы СЗН

Из схемы рис. 7,а следует, что

(6)

В аварийном режиме АР1 переключатель S на схеме рис.5,б находится в положении АР1, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,б. Для данного режима R_hп >> R_зм , поэтому R_hп||R_зм  R_зм и I  I_зм.

В этом случае (7)

а ток через тело человека

(8)

В аварийном режиме АР2 переключатель S на эквивалентной схеме сети рис. 5,б находится в положении АР2, и эквивалентная схема сети принимает вид, представленный на рис. 7,в, а векторная диаграмма напряжений – на рис. 8.

Для данной схемыÚ_hп = Ú_A – Ú₀, где Ú_hп и Ú₀ – напряжения на R_hп и R₀ соответственно. В СЗН всегда выполняется соотношение R_hп >> R₀ . Поэтому Ú₀ = кÚ_В, а U₀ = |Ú₀ | = к|Ú_В|= =кU, где к = R₀/( R₀ + R_зм).

Как видно из рис. 8, угол МNО = =60^o, поэтому длина отрезка МN = =U₀cos60^o, а длина отрезка МО = =U₀sin60^o.

И

Рис. 8. Векторная диаграмма напряжений в СЗНдляАР2

з прямоугольного треугольника АМО с учетом того, что |Ú_A|=|Ú_В|=U, определяем модуль напряжения Ú_hп, соответствующий длине отрезка ОА: U_hп = . Так как длина отрезка АN = U, то после преобразований получим

U_hп = U . (9)

При этом через человека будет протекать ток I_h = U_hп / R_hп.

Таким образом, при режиме АР2 в СЗН опасность поражения током возрастает по сравнению с режимом НР, но чаще – незначительно, так как, как правило, R_зм >> R₀ , поэтому к << 1.

Экспериментальная часть

Исследование опасности поражения человека током в трёхфазных электрических сетях осуществляется на лабораторном стенде, позволяющем моделировать трехфазную сеть: 220/380 В, 50 Гц.

В состав стенда входят: тумблер включения/выключения "Сеть"; переключатель сопротивления заземления нейтрали R₀; переключатели значений сопротивлений изоляции R и ёмкостей фаз C относительно земли; переключатель сопротивления замыкания фазы на землю R_зм; переключатель "Режим работы сети" для задания режимов НР, АР1, АР2; измеритель напряжения и тока, включающий стрелочный индикатор и переключатели "Масштаб измерения" и "Измеряемый параметр" (отсчёт ведётся в действующих значениях напряжения и тока); переключатели “Измеряемый параметр” и “Масштаб” для изменения вида измерений и диапазона работы измерителя напряжения и тока; микрокалькулятор для проведения необходимых вычислений.

Положение  переключателя R₀ соответствует электрической сети с изолированной нейтралью. Для сети с глухозаземлённой нейтралью следует переключатель R₀ установить в заданное положение (по варианту задания).

Измеренные значения напряжений (В) и токов (мА) определяются как произведение числа делений шкалы стрелочного индикатора и числового значения положения переключателя "Масштаб измерения". При каждом измерении положение переключателя "Масштаб измерения" подбирается так, чтобы стрелка индикатора по возможности не находилась в начале шкалы.