- •Часть II – Электробезопасность
- •Меры безопасности при проведении работы
- •Описание лабораторной установки
- •Лабораторная работа № 1 Определение влияния режима электрической сети и ее нейтрали на условия электробезопасности
- •1. Теоретическая часть
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Описание лабораторной установки
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Лабораторная работа № 2 Определение зависимостей, характеризующих явления при стекании тока в землю через защитный заземлитель
- •1. Теоретическая часть
- •1.1.Заземлитель с полусферическим электродом
- •1.2.Заземлитель с вертикальным трубчатым электродом
- •1.3. Заземлитель с протяженным трубчатым электродом на поверхности
- •1.4. Напряжение прикосновения
- •1.5 Шаговое напряжение
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1 Описание лабораторной установки
- •2.3 Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Описание лабораторной установки
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 4 Натурное моделирование зануления электрооборудования
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Общие сведения о занулении
- •1.2. Выбор тока срабатывания аппаратов защиты
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Описание лабораторной установки
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •2.1. Описание лабораторного стенда
- •2.2. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 6 Измерение сопротивления заземления
- •1. Теоретическая часть
- •1.1. Назначение, принцип действия, область применения защитного
- •1.2. Нормирование сопротивления заземляющего устройства
- •1.3. Устройство заземления
- •1.4. Сопротивление заземляющего устройства
- •1.5. Коэффициент использования заземлителей
- •1.7. Измерение сопротивления заземляющего устройства
- •1.8. Способы измерения сопротивления растеканию заземлителей
- •1.9. Измерение сопротивления растеканию заземлителя методом
- •1.10. Измерение сопротивления заземлителя прибором мс-08
- •1.11. Измерение сопротивления заземлителя прибором м-416
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Порядок выполнения работ
- •Лабораторная работа № 7 Натурное моделирование защитного заземления самозаземления электрооборудования
- •1. Теоретическая часть
- •2.1. Описание лабораторной установки
- •2.3. Порядок выполнения работы
- •Лабораторная работа № 8 Натурное моделирование защитного отключения электрической сети
- •1. Теоретическая часть
- •2. Экспериментальная часть
- •2.1. Описание лабораторной установки
- •2.2. Порядок выполнения работы
Контрольные вопросы
Причина возникновения шагового напряжения?
Как распределяется потенциал на поверхности грунта в зоне растекания тока с заземляющего электрода.
На каком расстоянии начинается «земля» с нулевым потенциалом?
Как зависит напряжения прикосновения заземленного корпуса от расстояния от места замыкания на землю?
Как влияет величина напряжения прикосновения на величину сопротивления растеканию заземляющего устройства?
Лабораторная работа № 3
Определение зависимостей, характеризующих электрическое
сопротивления тела человека
Цель работы: ознакомление с основными закономерностями изменения электрического сопротивления тела человека, проведение самостоятельного экспериментального исследования по измерению электрического сопротивления тела человека.
1. Теоретическая часть
Степень воздействия электрического тока на организм человека зависит в основном от следующих факторов:
– от величины электрического тока, А;
– длительности воздействия тока, с;
– пути протекания;
– рода и частоты тока, Гц.
Величина тока в электрической цепи определяется сопротивлением этой цепи и приложенным напряжением. Сопротивление тела человека является специфическим, так как различные ткани тела имеют различное электрическое сопротивление (табл. 3.1).
Таблица 3.1
Удельное объемное электрическое сопротивление тканей
человеческого организма, Ом · м
Наименование ткани |
Удельное сопротивление, Ом·м |
Кожа сухая |
3·104 – 2·105 |
Кости (без надкостницы) |
104 – 2·105 |
Жировая ткань |
300 – 600 |
Мышечная ткань |
15,0 – 30,0 |
Кровь |
10,0 – 20,0 |
Спинномозговая жидкость |
5,0 – 6,0 |
Как видно из табл. 3.1, кожа обладает наибольшим сопротивлением, что является главным фактором определяющим сопротивление всего тела человека.
Наружный слой кожи, расположенный между электродом и хорошо проводящей внутренней областью кожи (рис. 3.1), можно представить в виде несовершенного конденсатора С. Величина удельной емкости этого конденсатора колеблется в пределах (0,0047 ... 0,0152)·10-4 мкФ/м2 в зависимости от толщины наружного слоя кожи (эпидермиса) и его относительной диэлектрической проницаемости.
Электрическую схему замещения наружного слоя кожи и всего тела человека по пути протекания тока «рука–рука» с учетом активного сопротивления слоя кожи rН и внутреннего сопротивлений живых тканей организма rВ можно представить в виде схемы (рис. 3.2).
Из схемы видно, что ток в наружном слое кожи протекает по путям: через активное сопротивление rН и емкость наружного слоя СН.
Тело человека в электрической цепи не может рассматриваться как простой физический проводник. При протекании электрического тока в теле человека проходят сложные биофизические процессы, которые значительно сложнее процессов при протекании тока в электролитах, металлах и полупроводниках. Однако при определенных допущениях емкость наружного слоя кожи и его активное сопротивление можно определить по следующим формулам
; , (1)
Где d – толщина наружного слоя, м;
S – поверхность сопротивления электрода, м2;
Е – относительная диэлектрическая проницаемость наружного слоя кожи;
р – удельное сопротивление этого слоя, Ом·м.
Активное сопротивление rН и емкость СН составляют полное сопротивление наружного слоя кожи zН. Внутреннее сопротивление зависит от пути протекания тока (рис.3.3) и может колебаться в пределах 300….800 Ом. Исследования, проведенные в МИИТе, определили средние значения этих сопротивлений. Значения переведены в табл. 3.2.
Если поверхности электродов одинаковы и условия их наложения симметричны, то для случая прохождения тока по пути «рука-рука» сопротивления будут равны, и полное сопротивление тела человека может быть выражено:
. (2)
Рис. 3.1. Схема замещения
Рис. 3.2. Пути протекания тока через тело человека
Таблица 3.2
Средние значение внутренних сопротивлений тела человека
Путь тока |
rВ,Ом |
Рука – рука |
660 |
Рука ноги |
510 |
Руки – ноги |
330 |
Нога – нога |
210 |
Модуль полного сопротивления тела человека в этом случае можно выразить формулой:
(3)
Из формулы (3) видно, что с возрастанием ω модуль сопротивления уменьшается, так как при ω = 2 πƒ → ∞, z → rB.
На частоте порядка 10 – 20 кГц полное сопротивление наружного слоя кожи мало и его можно принять с некоторыми допущениями равным 0, т. е. при f = 10 – 20 кГц полное сопротивление тела человека равно внутреннему сопротивлению, т. е. z = rB Ом.
Величина полного сопротивления наружного слоя кожи может быть определена
, (4)
Приведенные соотношения 1 – 4 справедливы при напряжениях ниже 50 В. При больших напряжениях проявляется несовершенство емкостного сопротивления, оно пробивается и при напряжениях 150 – 200 В, не оказывает влияния на полное сопротивление тела.