6.3. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и

токов

В соответствии с ГОСТ 12.1.038-82 [28] напряжение прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (не аварийном) режиме работы электроустановки, не должны превышать значений, указанных в табл. 6.1.

Таблица 6.1

Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения (U) и токов (I) при нормальном режиме работы электрооборудования

Род тока	U, В	I, мА
	не более
Переменный, 50Гц	2,0	0,3
Переменный, 400Гц	3,0	0,4
Постоянный	8,0	1,0

Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 мин.

Напряжение прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25^оС) и влажности (более 75%) должны быть уменьшены в три раза.

Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме работы производственных электроустановок с напряжением до 1000 В не должны превышать значений указанных в табл. 6.2.

Таблица 6.2

Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме работы электроустановок

Род тока	U, В	I, мА
	не более
Переменный, 50Гц	36	6
Переменный, 400Гц	36	8
Постоянный	40	15

6.4. Обеспечение электробезопасности

Для предупреждения электротравматизма предусматривают защитные мероприятия двух видов [29]:

1. от токоведущих частей электроустановок, находящихся под напряжением при нормальном (не аварийном) режиме работы электрооборудования;

2. нетоковедущих частей оборудования, которые могут оказаться под напряжением при аварийном режиме работы электрооборудования.

К мероприятиям первого вида относятся:

- изоляция токоведущих частей (рабочая, дополнительная, двойная, усиленная) является основным методом защиты. При U_раб 10³В сопротивление изоляции R_из 0,5 МОм ; если U_раб  10³В, R_из  10 МОм;

- применение малых напряжений. Согласно ГОСТ 12.2.007-75 [30] безопасным является переменное напряжение менее 42В и постоянное напряжение величиной менее 110В. В особоопасных помещениях U_без  12В для f =50 Гц;

- укрытие токоведущих частей в сочетании с блокировкой;

- расположение токоведущих частей (проводов) на недоступной для соприкосновения высоте;

- использование специального инструмента;

- организационные мероприятия (вывешивание плакатов, инструктаж, допуск и т.п.).

К мероприятиям второго вида относятся защитное заземление оборудования, зануление и защитное отключение в соответствии с ГОСТ 12.1.030-81 [31]:

- защитное заземление - это преднамеренное электрическое соединение с землёй металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением. Его назначение: превращение «замыкания на корпус» в «замыкание на землю» с тем, чтобы уменьшить U_пр или U_ш до безопасных величин (выравнивание потенциала). Заземление бывает выносное или сосредоточенное (заземлитель находится за пределами площадки, на которой расположено оборудование) и контурное (одиночные заземлители размещены по контуру площадки, на которой находится электрооборудование). При контурном заземлении достигается максимальная безопасность работающих;

- зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установки. Принцип действия защиты занулением заключается в превращении случайного пробоя фазы на корпус в однофазное короткое замыкание (замыкание между фазным и нулевым проводами) с целью создания большого тока, способного обеспечить срабатывание защиты (плавкие предохранители, автоматические выключатели). Назначение заземления нейтрали – снижение до безопасного значения напряжения относительно земли нулевого провода при случайном замыкании фазы на землю;

- защитное отключение – это быстродействующее ( 0,2с) автоматическое отключение электроустановки при пробое фазы на корпус, снижающее сопротивление изоляции фаз относительно земли, при появление в сети более высокого напряжения и возникновении опасности поражения электрическим током.

Задания и порядок их выполнения

Задание №1. Оценить исправность двухфазного и трехфазного электродвигателя.

Порядок выполнения работы

1. Проверить работу вольтамперметра. Для этого включить прибор в сеть и дать ему прогреться (35 мин). Соединить клеммы друг с другом – при этом на табло должно высветиться малое сопротивление (несколько Ом). При разомкнутых клеммах прибор должен показывать максимальное сопротивление (20 кОм).

2. Нарисовать на бумаге верхнюю панель двухфазного (трехфазного) электродвигателя и наметить цифрами выходы обмоток. В 2-х фазном двигателе таких выходов четыре, в 3-х фазном – шесть. В обоих двигателях в середине находится вывод, соединенный с корпусом двигателя.

3. Попеременно переставляя клеммы вольтамперметра по выводам на панели электродвигателя записать показания прибора. Анализируя полученные результаты измерений, найти по минимальным значениям сопротивлений начало и конец первой обмотки, второй (третьей). Если сопротивление между началом и концом обмотки большое, это говорит о том, что обмотка двигателя разорвана, при малом сопротивлении обмотка исправна.

4. Определить наличие замыкания обмоток на корпус электродвигателя. Для этого одну клемму вольтамперметра присоединить к корпусу электродвигателя (центральный вывод на панели двигателя), а другую к началу или концу обмотки. Если при таком присоединении прибор показывает большое сопротивление, это указывает на отсутствие замыкания обмотки на корпус двигателя. В противном случае – обмотка закорочена на корпус.

5. Сделать заключение об исправности двигателя: двигатель исправен, если все обмотки не разорваны (малое сопротивление между началом и концом обмотки) и отсутствует замыкание обмоток на корпус (большое сопротивление в системе обмотка-корпус).

Задание №2. Оценить исправность изоляции на 4-х проводниках и сопротивление изоляции 2-х фаз относительно земли в двухпроводной цепи.

Порядок выполнения работы

1. Установка состоит из панели, на которой находятся восемь гнезд. Каждая пара имитирует сопротивление изоляции проводника. Попеременно вставляя клеммы вольтамперметра в гнезда, записать показания прибора – сопротивление изоляции проводников.

2. Измерить сопротивление изоляции фазных проводов относительно земли в 2-проводной сети. Для этого одну клемму вольтамперметра установить в гнездо «земля», а вторую, сначала в гнездо верхнего провода, а затем нижнего. Записать показания – сопротивление фаз относительно земли.

3. Оценить исправность изоляции на 4-х проводниках и изоляции фаз относительно земли (2 замера), путем сравнения полученных сопротивлений с нормативными по ПУЭ[23]: R_из  0,5 МОм при U  1000 В и R_из  10 МОм при U  1000 В.

Задание №3. Оценить степень опасности однофазного включения человека в электрическую сеть с изолированной нейтралью источника питания. Установить исправность электрической сети, в которую включился человек.

Порядок выполнения работы

1. Подключить стенд к сети и включить тумблеры на передней панели установки. Записать показания миллиамперметра (мА), т.е. величины тока, проходящего через человека, и показания вольтметра, указывающего фазовое напряжение в сети. Оценить степень опасности такого тока для человека.

2. Рассчитать величину тока, проходящего через человека, при однофазном включении в исправную сеть с изолированной нейтралью источника питания [см. ур-е (6.3)] и в аналогичную сеть, работающую в аварийном режиме [см. ур-е (6.5)]. В расчетах сопротивление человека принять равным 1000 Ом, сопротивление изоляции фаз по ПУЭ [23]: R_из  0,5 МОм при U  1000 В и R_из  10 МОм при U  1000 В.

3. Полученные значения токов сравнить с измеренной величиной на стенде и сделать вывод об исправности изоляции фаз относительно земли.

Задание №4. Определить на стенде сопротивление системы заземления, состоящей из соединительной полосы и одиночных заземлителей, и вид грунта, в котором эта системы расположена. Рассчитать, какое количество одиночных заземлителей, помещенных в найденный грунт (или иной – по заданию преподавателя), обеспечивают измеренное на стенде сопротивление заземляющей системы в целом.

Порядок выполнения работы

1. Измерить вольтамперметром сопротивление системы заземления в целом (см. схему не стенде).

2. Измерить сопротивление грунта, в котором находится эта система. Удельное сопротивление грунта (_гр, Омм) рассчитывается по формуле:

_гр = 2^.Ra, (6.10)

где R – показания прибора;

а – расстояние между стержнями (в расчёте принять 20м).

3. По табл.6.3 определить природу грунта.

Таблица 6.3

Удельное сопротивление грунта при влажности 10 – 20%

Вид грунта	Песок	Супесок	Чернозём	Суглинок	Глина	Торф
гр, [Ом.м]	700	300	200	100	40	20

4. Рассчитать сопротивление одиночного заземлителя по данным табл.6.4

Таблица 6.4

Данные для расчёта сопротивления некоторых одиночных заземлителей, Ом.

Тип заземлителя	Формула
Трубчатый или стержневой в грунте	Rз = (гр /2l).{ln(2l /d) +1/2 ln[(4t + l) / (4t – l)]}, d = 0,03  0,05м – диаметр трубы или стержня, l = 2м – длина заземлителя, t = 1,8м – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя
Протяженный (труба в грунте)	Rз = (гр /2l) ln (l2/ dt) d = 0,03  0,05м, l = 2м, t = 0,8м

5. Задаваясь количеством одиночных заземлителей найти сопротивление соединительной полосы по формуле (6.11) и коэффициентов экранирования соединительной полосы и одиночных заземлителей по формулам (6.12 и 6.13):

R_п = (_гр /2l_пол)ln(2l_пол² /bh), (6.11)

где l_пол -длина полосы, соединяющей одиночные заземлители (l_пол = 1,05^.d^. (n-1);

d - расстояние между одиночными заземлителями (d = l  2м);

b - ширина полосы (b = 0,05м);

h - глубина залегания полосы (h = 0,8м);

n - число одиночных заземлителей.

_пол = 0,25 + 0,75 e ^{0.25 n} ; (6.12)

 = 0,35 + 0,65е ^-0,1n. (6.13)

6. Рассчитать сопротивление заземляющего устройства в целом по формуле:

r_з = 1/(n /R_з + _пол /R_п), (6.14)

и сравнить полученное значение с измеренным на стенде.

7. Если расчетное сопротивление получилось больше измеренного, то количество одиночных заземлителей следует увеличить и расчет повторить.

8. Этот расчет следует проводить до тех пор, пока расчетное сопротивление будет равно измеренному на стенде. Это и будет требуемое количество одиночных заземлителей в общей системе заземления, которое обеспечит исправность системы, размещенной в найденный грунт.