43. Обосновать необходимость заземления нейтрали в четырехпроводных сетях.

43. Согласно ПУЭ четырехпроводные трехфазные сети напряжением до 1000B должны эксплуатироваться с глухо-заземленной нейтралью. В четырехпроводных сетях в качестве защитной меры вместо заземления электроустановок применяется зануление, т.е. корпуса электроустановок присоединяются к нейтрали трансформатора с помощью нулевого защитного проводника. Т.е. все корпуса электроустановок будут под потенциалом нейтрали . Если нейтраль не присоединена к заземлителю, то при обрыве фазного провода и падении его на землю, последняя приобретает потенциал поврежденной фазы. И человек, стоящий на земле, при прикосновении к корпусу зануленной электроустановки будет под разностью потенциалов, равной фазному напряжению. Т.е. прикосновение к корпусам зануленных электроаппаратов критически равноценно прикосновению к токоведущим частям электроустановок.

Если нейтраль трансформатора заземлена, то в этом случае условия будут значительно безопаснее.

При наличии заземлителя нейтрали, образуется контур состоящий из переходных сопративлений Ro и Rзм.

Ток в этом контуре

Переходное сопротивление случайного заземлителя неисправной фазы будет значительно больше специального заземлителя нейтрали. Примем, что R₀=4 Ом, a Rзм=100 Ом. В этом случае потенциал нейтрали относительно земли будет значительно меньше:

В итоге в сети с заземленной нейтралью напряжение прикосновения (разность потенциалов между корпусами электроустановок и землей) будет 8,5 В.

Вывод: заземлитель нейтрали в этих сетях обеспечивает безопасность эксплуатации эл. устан. при случайном замыкании на землю.

В соответствии с этим ПУЭ запрещает эксплуатацию четырехпроводных сетей с изолированной нейтралью.

44. Вывести зависимость напряжения прикосновения.

44. Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.

Определим напряжение прикосновения, считая, что переходное сопротивление пола и обуви равны нулю

Uпр`= Uк-Uн=Uзаз-Uн= , обозначим (x-r/x) = α₁

α₁ – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий форму кривой стекания потенциала. Его заначение приводится в справочниках. Этот коэф изменяется (0;1)

Uпр`= Uз α₁

Определим напряжение прикосновения с учетом переходных сопротивлений обуви и пола

Ih= Uпр`/(Rh+rоб+rh)

Uпр= Ih*Rh= Uз α₁ Rh /(Rh+rоб+rh)= Uз α₁ α₂,

где Rh /(Rh+rоб+rh) = α₂

α₂ - коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения в дополнительных сопротивлениях цепи тока человека.

мероприятия по уменьшению напряжения прикосновения

- уменьшать α1 за счет приближения заземлителя к защищаемому, В т.ч. выполнять заземлитель сложной формы. Т.е поднимать потенциал земли на защищаемом объекте до потенциала заземлителя

- уменьшать α2 за счет применения диэлектрических подставок, ковриков, защитных средств.

45. Вывести зависимость напряжения шага.

45.Напряжением шага наз напряжение между 2-мя точками цепи тока на расст шага, на кот одновременно стоит человек.

Определим напряж шага, считая что переходное сопротивление пола и обуви равны нулю

Uш=Uа-Uб

Uш=Iз ρ/2π x- Iзρ/2π(x+a)= (Iз ρ/2π)(a/x²+a x)

Умножим числитель и знаменатель на r

Uш= Iзρ/2π r (a r /x²+a x))= Uзβ1

β₁-коэф напряжения шага, учитывающий форму кривой стекания потенциала

Определим напряж шага с учетом переходных сопротивлений обуви и пола

Ih= Uз β₁/(Rh+rоб+rh)

Uш= Ih Rh = Uз β₁Rh /(Rh+rоб+rh)= Uз β₁ β₂

Обычно переходные сопротивление обуви и пола в 4 раза больше сопротивления тела чел, поэтому можно считать β₂= α₂/4

мероприятия по уменьшению напряжения шага

- уменьшить вел-ну β₁ за счет выравнивания и выполаживания кривой стекания потенциала

- уменьшать β₂ за счет применения диэлектрических подставок, ковриков