bjd
.pdfВбольшинстве УЗО, применяемых в настоящее время, в качестве датчика дифференциального тока используется трансформатор тока (называемый иногда применительно к трехфазным цепям “ трансформатором тока нулевой последовательности - ТТНП”).
Исполнительный механизм включает в себя сильноточную контактную группу с механизмом привода.
Внормальном режиме при протекании рабочего тока нагрузки и при отсутствии дифференциального (разностного) тока - тока утечки (Iут), токи в прямом и обратном проводниках (I1,I2), образующих встречно включенные первичные обмотки дифференциального трансформатора тока (1), равны по
модулю (I1=I2) и наводят в магнитном сердечнике трансформатора тока равные, но векторно встречно направленные магнитные потоки Ф1 и Ф2, в результате чего ток во вторичной обмотке трансформатора равен нулю и не вызывает срабатывания порогового элемента блока управления (2).
При возникновении дифференциального тока (напр., тока утечки на землю или тока через человека при прикосновении к токоведущим частям) баланс токов, а следовательно и магнитных потоков, нарушается и во вторичной обмотке появляется ток, который вызывает срабатывание порогового элемента, воздействующего на исполнительный механизм (3). Последний отключает питание и защищаемая цепь обесточивается.
Цепь тестирования, искусственно создающая дифференциальный ток, предназначена для осуществления периодического контроля исправности УЗО путем нажатия кнопки (Т).
28. Привести электрическую принципиальную схему устройства защитного отключения, реагирующего на дифференциальный ток (УЗОд). Какие устройства могут отключить поврежденное электрооборудование при попадании напряжения на зануленный корпус:
а) автоматический выключатель; б) УЗОд; в) оба устройства; г) ни одно из них.
См 27
29. Привести электрическую принципиальную схему компенсации емкостных токов, векторную диаграмму токов в режиме полной компенсации и выражение для тока через тело человека при однофазном прикосновении.
См 21
Тема: Защита от ЭМП радиочастот
1.Изложите основные характеристики электромагнитных полей радиочастот и особенности их действия на человека.
Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на человека и нормирование.
Действие ЭМП на человека тем значительнее, чем выше напряжённость поля, частота излучения и длительность воздействия. При облучении происходит нагрев тела с повышением его температуры. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Жалобы на боли в сердце, нарушение сна, головная боль, быстрое утомление, раздражительность, потеря памяти. Большинство изменений накапливается. Предельно допустимые уровни (ПДУ) облучений установлены в зависимости от частоты излучения ЭМП условно подразделяют на 3 вида:
Вид ЭМП |
F,МГц |
λ,м |
вч |
0,03÷30 |
10000÷10 |
увч |
30÷300 |
10÷1 |
свч |
300÷300000 |
1÷0,001 |
ЭМП любой частоты имеет 3 условные зоны в зависимости от расстояния X до источника:
∙Зону индукции (пространство с радиусом Х< λ/2Π);
∙Промежуточную зону (зону дифракции);
∙Волновую зону, Х>=2Πλ
Рабочие места вблизи источников ВЧ полей попадают в зону индукции. Для таких источников уровни облучений нормированы величиной напряжённости электрического Е(В/м) и магнитного Н(А/м) полей.
ГОСТом 12.1.006-84 установлены ПДУ на рабочем месте в течении всего рабочего дня:
F,МГц |
Едоп .,В/м |
F,Мгц |
Ндоп .,А/м |
0,06÷3 |
50 |
0,06÷1,5 |
5 |
3,0÷30 |
20 |
30÷50 |
0,3 |
30÷50 |
10 |
|
|
50÷300 |
5 |
|
|
Работающие с генератором СВЧ попадают в волновую зону. В этих случаях ПДУ облучения нормируется по плотности потока мощности δ (мВт
/ см²).
ПДУ для СВЧ установлены в зависимости от длительности облучения:
Длительность облучения |
δ, мВТ/см² |
7 часов |
0,01 |
Менее 2 часов |
0,1 |
Менее 20 минут |
1(с очками) |
2. Перечислите и охарактеризуйте основные принципы и
методы защиты от ЭМП радиочастот.
Способы и средства защиты от ЭМ облучений.
1.Экранирование источника или рабочего места.
2.Защита расстоянием (удаление рабочего места от источника).
3.СИЗ (средства индивидуальной защиты).
4.Рациональное размещение излучающего оборудования в помещение, позволяющее обеспечить минимум направленности прямой и отражённой энергии на рабочее место.
5.Сигнализация о превышении ПДУ облучения (сигнализатор типа П2-2).
6.Ограничение длительности работы персонала и оборудования.
Экранирование.
Для отражающих экранов используют металлы (медь, латунь, алюминий, сталь), имеющие высокую проводимость. Экраны в виде: листов толщиной 0,5 мм (или по расчёту); сетки из проволоки 0,1÷1,0 мм с ячейками 1×1, 10×10 мм (в зависимости от λ, нужно <<λ). Форма экранов: замкнутые (камеры); незамкнутые (щит, П-образный, полусфера и т.п.).
При использовании экранов ЭМ энергия поглощается в поверхностном слое металла, частично отражаясь в сторону источника. Основная характеристика экрана - эффективность экранирования, т.е. степень ослабления ЭМП.
Экранирование высокочастотных термических установок. Рабочий элемент-конденсатор.
Расчёт заключается в определении размеров экрана. В качестве экрана может быть использован, например, замкнутая труба квадратного сечения.
а) |
б) |
а) продольное и б) поперечное сечение экрана.
Напряжённость электрического поля Е ослабляется экраном и убывает обратнопропорционально квадрату расстояния (Х) от источника до оператора.
|
|
= E |
|
−π |
l |
|
1 |
≤ E |
|
|
E |
p.m. |
* e |
a * |
доп. |
||||||
|
||||||||||
|
|
|||||||||
|
ист. |
|
|
|
|
x2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:
l |
= |
1 |
ln |
Eист. |
, |
a |
|
Eдоп. * x 2 |
|||
|
π |
|
|||
где E p.m. = Eдоп.– напряжённость на рабочем месте.
3.Виды, принцип действия и особенности конструкций экранов для защиты от электромагнитных полей
радиочастот.
Экранирование.
Для отражающих экранов используют металлы (медь, латунь, алюминий, сталь), имеющие высокую проводимость. Экраны в виде: листов толщиной 0,5 мм (или по расчёту); сетки из проволоки 0,1÷1,0 мм с ячейками 1×1, 10×10 мм (в зависимости от λ, нужно <<λ). Форма экранов: замкнутые (камеры); незамкнутые (щит, П-образный, полусфера и т.п.).
При использовании экранов ЭМ энергия поглощается в поверхностном слое металла, частично отражаясь в сторону источника. Основная характеристика экрана - эффективность экранирования, т.е. степень ослабления ЭМП.
Экранирование высокочастотных термических установок. Рабочий элемент-конденсатор.
Расчёт заключается в определении размеров экрана. В качестве экрана может быть использован, например, замкнутая труба квадратного сечения.
а) |
б) |
а) продольное и б) поперечное сечение экрана.
Напряжённость электрического поля Е ослабляется экраном и убывает обратнопропорционально квадрату расстояния (Х) от источника до оператора.
|
|
= E |
|
−π |
l |
|
1 |
≤ E |
|
|
E |
p.m. |
* e |
a * |
доп. |
||||||
|
||||||||||
|
|
|||||||||
|
ист. |
|
|
|
|
x2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:
l |
= |
1 |
ln |
Eист. |
, |
a |
|
Eдоп. * x 2 |
|||
|
π |
|
|||
где E p.m. = Eдоп.– напряжённость на рабочем месте.
Рабочий элемент-индуктор.
Экран - замкнутый цилиндр с диаметром D.
Напряжённость магнитного поля на рабочем месте:
H р.м. = ( |
I * r * n |
|
−3.6 |
l |
|
1 |
|
) * e |
D * |
||||||
|
|||||||
|
x 2 |
||||||
4 |
|
|
|
|
|||
Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:
l |
= |
1 |
ln |
H ист. |
= |
1 |
ln |
I * r * n |
D |
3,6 |
Ндоп. * x 2 |
3,6 |
4x 2 * H доп. |
где I, r, n - ток, радиус индуктора, число его витков; x - расстояние до рабочего места.
4.Методика расчета энергетической нагрузки при облучении ЭМП в свободном пространстве.
Расчёт энергетической освещённости на рабочем месте.
E расч. = P * ρ* Cosθ или E = W * d 2 * ρ* Cosθ , |
|
πR 2 |
4R 2 |
где W = 4P / πd 2 - плотность потока энергии в световом пучке, Вт/см2 ; d = xtgγ ≈ xγ- диаметр светового пятна;
γ - угол расходимости луча, рад.;
θ- угол между нормалью к отражающей поверхности и направлением на оператора;
ρ- коэффициент отражения поверхности;
R - расстояние от поверхности до оператора.
Из выражения следует, что энергетическая освещённость (Е) тем меньше, чем меньше отражение от мишени ( ρ) и больше удаление от мишени (R).
Основные требования, чтобы
E расч. ≤ Eнорм.
мишень должна быть из несгораемого материала с малым ρ (например
асбоцемент). |
|
Материал |
ρ |
Чёрная ткань |
0,01 |
Чёрная бумага |
0,05 |
Белая ткань |
0,7 |
Белая бумага |
0,8 |
5. Принципы нормирования ЭМП радиочастот и методы
контроля интенсивности излучения.
Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на человека и нормирование.
Действие ЭМП на человека тем значительнее, чем выше напряжённость поля, частота излучения и длительность воздействия. При облучении происходит нагрев тела с повышением его температуры. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Жалобы на боли в сердце, нарушение сна, головная боль, быстрое утомление, раздражительность, потеря памяти. Большинство изменений накапливается. Предельно допустимые уровни (ПДУ) облучений установлены в зависимости от частоты излучения ЭМП условно подразделяют на 3 вида:
Вид ЭМП |
F,МГц |
λ,м |
вч |
0,03÷30 |
10000÷10 |
увч |
30÷300 |
10÷1 |
свч |
300÷300000 |
1÷0,001 |
ЭМП любой частоты имеет 3 условные зоны в зависимости от расстояния X до источника:
∙Зону индукции (пространство с радиусом Х< λ/2Π);
∙Промежуточную зону (зону дифракции);
∙Волновую зону, Х>=2Πλ
Рабочие места вблизи источников ВЧ полей попадают в зону индукции. Для таких источников уровни облучений нормированы величиной напряжённости электрического Е(В/м) и магнитного Н(А/м) полей.
ГОСТом 12.1.006-84 установлены ПДУ на рабочем месте в течении всего рабочего дня:
F,МГц |
Едоп .,В/м |
F,Мгц |
Ндоп .,А/м |
0,06÷3 |
50 |
0,06÷1,5 |
5 |
3,0÷30 |
20 |
30÷50 |
0,3 |
30÷50 |
10 |
|
|
50÷300 |
5 |
|
|
Работающие с генератором СВЧ попадают в волновую зону. В этих случаях ПДУ облучения нормируется по плотности потока мощности δ (мВт
/ см²).
ПДУ для СВЧ установлены в зависимости от длительности облучения:
Длительность облучения |
δ, мВТ/см² |
7 часов |
0,01 |
Менее 2 часов |
0,1 |
Менее 20 минут |
1(с очками) |
6.Из каких материалов выполняются отражающие экраны, используемые для защиты от электромагнитных полей СВЧ диапазона? Выбрать от чего зависит толщина экранов:
а) от времени работы человека с источником излучения; б) от материала экранов; в) от коэффициента
направленности излучения на рабочее место.
Защита рабочего места и помещений.
При невозможности экранировать источник и защититься от утечки, экранируют рабочее место, используя эластичные материалы для чехлов, спецодежды (х/б ткань с металлическим проводом в виде сетки с ячейкой ≤ 0,5 мм). Площадь нормируется от 40 до
70 м2 в зависимости от мощности источника. Металлические предметы и оборудование, отражающие предметы и оборудование, отражающие утечки энергии, удаляют. Профилактика: медосмотры 1 раз в год; дополнительный отпуск - 12 рабочих дней;
сокращённый рабочий день - при превышении ПДУ.
Экранирование.
Для отражающих экранов используют металлы (медь, латунь, алюминий, сталь), имеющие высокую проводимость. Экраны в виде: листов толщиной 0,5 мм (или по расчёту); сетки из проволоки 0,1÷1,0 мм с ячейками 1×1, 10×10 мм (в зависимости от λ, нужно <<λ). Форма экранов: замкнутые (камеры); незамкнутые (щит, П-образный, полусфера и т.п.).
При использовании экранов ЭМ энергия поглощается в поверхностном слое металла, частично отражаясь в сторону источника. Основная характеристика экрана - эффективность экранирования, т.е. степень ослабления ЭМП.
Экранирование высокочастотных термических установок. Рабочий элемент-конденсатор.
Расчёт заключается в определении размеров экрана. В качестве экрана может быть использован, например, замкнутая труба квадратного сечения.
а) |
б) |
а) продольное и б) поперечное сечение экрана.
Напряжённость электрического поля Е ослабляется экраном и убывает обратнопропорционально квадрату расстояния (Х) от источника до оператора.
|
|
|
|
−π |
l |
|
1 |
|
|
|
E |
p.m. |
= E |
* e |
a * |
≤ E |
доп. |
||||
|
||||||||||
|
|
|||||||||
|
ист. |
|
|
|
|
x2 |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:
l |
= |
1 |
ln |
Eист. |
, |
a |
|
Eдоп. * x 2 |
|||
|
π |
|
|||
где E p.m. = Eдоп.– напряжённость на рабочем месте.
Рабочий элемент-индуктор.
Экран - замкнутый цилиндр с диаметром D.
Напряжённость магнитного поля на рабочем месте:
|
I * r * n |
|
−3.6 |
l |
|
1 |
|
H р.м. = ( |
) * e |
D * |
|||||
|
|||||||
|
x 2 |
||||||
4 |
|
|
|
|
|||
Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:
l |
= |
1 |
ln |
H ист. |
= |
1 |
ln |
I * r * n |
D |
3,6 |
Ндоп. * x 2 |
3,6 |
4x 2 * H доп. |
где I, r, n - ток, радиус индуктора, число его витков; x - расстояние до рабочего места.
Защита от СВЧ энергии.
При снятии характеристик РЛС для ослабления облучения к волноводу подключат поглощающую нагрузку - порошковое железо, граффито - цементный наполнитель и др.
От утечек энергии защищаются металлическими экранами замкнутого и незамкнутого типа. Металлы отражают практически всю падающую на них энергию, существенно отражают и др. металлы. Частично отражённую от экранов, оборудования энергию поглощают с помощью покрытий из непроводящих материалов (каучук, поролон и др., с проводящими добавками), где энергия рассеивается в виде тепловых потерь.
Коэффициент отражения:
Kотр. = εa − µa , при εa ≈ µa , Kотр. → 0
εa+ µa
Другой вид поглощающих покрытий действует по принципу вычитания амплитуд прямой и запаздывающей отражённых волн. Это интерференционные поглощающие покрытия. Сдвиг по фазе достигается за счёт толщины покрытия, которая должна быть равной нечётному n
δ = n λ
4
числу четвертей волны ЭМЭ (n=1,3,5…).
Равенство амплитуд получают за счёт материала, в качестве которого используют резину, обработанную ферромагнитным порошком железа.