38

	5.	36	В	2
4. Чему равна площадь дисков-	1. 20		см2	1
электродов стенда ?
	2.	12,5 см2		5
	3.	15	см2	2
	4.	22	см2	4
	5.	25	см2	3
5. Какое значение сопротивления тела	1. 500 Ом			1
человека используется при расчете ?
	2.	5 кОм		4
	3.	10	кОм	3
	4.	1 кОм		2
	5.	1500 Ом		5

Лабораторная работа №9

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В СЕТЯХ ТРЕХФАЗНОГО ТОКА НАПРЯЖЕНИЕМ ДО 1000 В

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Наибольшее распространение на практике получили сети: 1) трехпроводные с изолированной нейтралью; 2) четырехпроводные с глухозаземленной нейтралью (см. мнемосхему на панели стенда).

1) Ток, проходящий через тело человека ( Iч), касающегося одной из фаз трехфазной сети определяется в соответствии с законом Ома (при условии симметрии сопротивления изоляции фаз , т.е. Za=Zb=Zc=Z) по формуле

I ч= 3Uф(3Rч + Z),	(9.1)
где Uф - фазное напряжение (Uл = 30,5 Uф) В; Uл – напряжение сети;

Rч – сопротивление тела человека, Ом.

Для сетей до 1000 В малой протяженности обычно емкостью фаз можно

пренебречь, тогда
Iч = 3Uф/(3Rч + r),	(9.2)
где r - активное сопротивление фазы, Ом.

При большой емкости фаз (сеть протяженная)

Iч=3Uф/[9(Rч)2+(1/ωC)2]0.5, (9.3)

где С – емкость фазы, мкФ.

Из формулы видно, что даже при хорошей изоляции (r стремится к бесконечности) фазных проводов величина тока (Iч) при наличии емкости между фазами и землей может достигнуть опасных для жизни значений.

В сетях с изолированной нейтралью при глухом замыкании одной из фаз на землю (обрыве токоведущего провода и его падении на землю) опасность поражения резко возрастает и ток (Iч) определяется по формуле

39
Iч = 30.,5 Uф/Rч.	(9.4)
2) При глухозаземленной нейтрали	сопротивление заземления

значительно меньше сопротивления изоляции фаз относительно земли. Оно не превышает 10 Ом и мало влияет на величину тока (Iч), проходящего через человека, поэтому

Iч = Uф/Rч.

(9.5)

Человек попадает в этом случае под фазное напряжение и ток (Iч) не зависит от сопротивления изоляции, а определяется только величиной сопротивления тела человека.

При глухом замыкании на землю одной из фаз при данной сети напряжение, приложенное к человеку по величине мало отличается от фазного напряжения источника, поэтому человек, касающийся исправной фазы, попадает практически под фазное напряжение (формула 9.5).

ОПИСАНИЕ ЛАБОРАТОРНОЙ УСТАНОВКИ

Лабораторная работа проводится на стенде, моделирующем основные параметры сетей и соответствующих значений тока, протекающего через человека и напряжения прикосновения при его прикосновении к корпусу электроустановки.

Мнемосхема параметров электросети, ручки управления стендом приведены на рис.9.1.

Рис. 9.1. Универсальный лабораторный стенд

На стенде вместо существующих распределенных параметров изоляции фаз относительно земли применены сосредоточенные сопротивления (ручки управления 3, 4, 5) и емкости (ручки управления 6, 7, 8), которые можно изменять по величине, сопротивление тела человека моделируется активным сопротивлением (ручка управления 10). Глухое заземление нейтрали моделируется постоянным активным сопротивлением Ro (ручка включения 9).

Стенд состоит из стабилизированного источника питания 1, базового блока 2 и сменной панели 3. На сменной панели, которая питается от источника трехфазным током напряжением 22 В с частотой 50 Гц, с помощью ручек

40

управления устанавливаются заданные условия и параметры сети, обозначенной мнемосхемой и соответствующими сигнальными светодиодами.

ПОРЯДОК ПРОВЕДЕНИЯ ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

Поставить переключатели 3, 4, 5 в положение "∞", переключатели 6, 7, 8 - в положение "0", тумблеры 9, 10 - в положение "выкл", ручку R0 поставить в положение"∞".

Вставить вилку в розетку трехфазной сети, включить на стенде тумблер 1 и нажать кнопку 2. О готовности стенда к работе сигнализируют включившиеся светодиоды рядом с ручками 1, 2.

Приступить к оценке тока, протекающего через тело человека при прикосновении к корпусу электроустановки, оказавшейся под напряжением для сети с изолированной нейтралью. Получить у преподавателя вариант работы, приведенный в табл. 9.1.

Измерить с помощью вольтметра напряжение (Uл) сети и записать (при этом показания вольтметра умножить на 10 для исключения влияния трансформации).

Включить на стенде тумблер 11 «замыкание». О появлении напряжения на корпусе электродвигателя свидетельствует зажигание.

	ВАРИАНТЫ ЗАДАНИЙ					Таблица 9.1
ВАРИАНТЫ	1	2	3	4	5	6
Rч, кОм	1	2	4	5	10
r, кОм		1	2	5	10	400
C, мкФ	0	0.1	0.2	0.5	1.0

ПРИМЕЧАНИЕ к табл. 9.1. Для всех вариантов принимается:

-когда Ca=CB=Cc=const, значения r принимаются из ряда для всех вариантов;

-когда rа = rв = rс = const, значения С принимаются из ряда для всех вариантов;

- когда Ca=CB=Cc=const; rа = rв	= rс =	const (для сети с
глухозаземленной нейтралью) значения Rч	принимаются из ряда для всех
вариантов светодиода.

Установить ручки 6, 7, 8, 10 в положение, соответствующее варианту задания.

Измерить значение тока, протекающего через тело человека, пользуясь миллиамперметром (на панели стенда), измерить (вычислить по формуле 9.2) напряжение прикосновения вольтметром ВЗ-38 в зависимости от изменяемого ручками 3, 4, 5 значения rа=rв=rс= r (сопротивления изоляции фаз) при СА=Св=СС=const. Результаты опыта занести в табл. 9.2.

41

Таблица 9.2

ЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ r, кОм ∞ 1 2 5 10 400

Iч, мА

Uпр, В

Iч, мА

Uпр, В

Измерить значение тока, протекающего через тело человека, измерить (вычислить по формуле 9.3) напряжение прикосновения в зависимости от изменяемого ручками 6, 7, 8 значения СА=Св=Сс=С емкости фаз относительно земли при rА=rВ=rС= const; Rч = const. Ручки 3, 4, 5,10 установить в соответствии с вариантом задания. Результаты занести в табл. 9.3.

Таблица 9.3

ЗНАЧЕНИЯ ВЕЛИЧИН ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ С, мкФ 0 0,1 0,2 0,5 1,0 1,5

Iч, мА

Uпр, В

Iч, мА

Uпр, В

Выключить тумблер "замыкание" ручкой 11. Приступить к оценке параметров тока, протекающего через тело человека, в зависимости от его сопротивления для сети с глухозаземленной нейтралью.

Перевести тумблер R0 в положение "вкл" ручкой (11) и измерить с помощью вольтметра ВЗ-38 напряжение Uл и Uф в сети и записать (при этом показания вольтметра умножить на 10).

Включить тумблер "Замыкание" ручкой 9. При этом на корпусе электродвигателя зажигается светодиод, свидетельствующий об аварии.

Измерить значение тока, протекающего через тело человека, измерить напряжение прикосновения (вычислить по формуле 9.5) в зависимости от Rч, изменяемого ручкой 10 при СА =СВ = СС = const и rА = rВ = rС = const, которые устанавливаются ручками 3, 4. 5, 6. 7, 8 в соответствии с вариантом

(табл. 9.1).

Результаты опыта занести в табл. 9.4.

						Таблица 9.4
ЗНАЧЕНИЯ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ ПРИКОСНОВЕНИЯ
Rx, кОм	∞	1	2	4	5	10
Iч, мА
Uпр, В
Iч, мА
Uпр, В

Выключить тумблер "замыкание" (ручка 9), выключить тублер Ro (ручка 11). Перевести ручки 3, 4. 5, 6. 7, 8 в крайнее левое положение. Выключить стенд (кнопки 2,1), выключить вольтметр.

42

ОБРАБОТКА РЕЗУЛЬТАТОВ ИЗМЕРЕНИЙ

Необходимо разносторонне, с привлечением раздела учебника по электробезопасности, проанализировать полученные результаты и составить отчет по лабораторной работе, который должен включать:

-цель работы и краткое изложение описания работы и порядка ее проведения;

-обработанные данные табл. 9.2, 9.3, 9.4, представленные в виде графиков:

Iч = f(r); Uпр = f(r),

Iч = f(c); Uпр = f(c),

Iч = f(Rч); Uпр = f(Rч);

- анализ полученных результатов и практические выводы.

ТЕСТЫ К РАБОТЕ

ПУЛЬТ 12		ПРОГРАММА	Номер ответа
ВОПРОС		ОТВЕТ	5
1. Что является основным	1. Напряжение тока
поражающим фактором при включении
человека в электрическую цепь ?			3
	2.	Сопротивление
	цепи		1
	3.	Ток, проходящий
	через тело человека		2
	4.	Сопротивление
	изоляции		4
	5.	Емкостное
	сопротивление		3
2. Чему равняется величина	1. 1,0-1,5 мА
безопасного тока ?			2
	2.	0,01 А
	3.	10 мА	4
	4.	4 мА	1
	5.	30 мА	5
3. Какая нормативная величина	1. 10 Ом		1
сопротивления заземления
принимается для электроустановок до
1000 В ?			2
	2.	Меньше или равно
	4 Ом		4
	3.	Больше 4 Ом
	4.	30 Ом	5
	5.	15 Ом	3