4_БЖД

_{МИНОБРНАУКИ РОССИИ}

Санкт-Петербургский государственный

электротехнический университет

«ЛЭТИ» им. В.И. Ульянова (Ленина)

Кафедра БЖД

отчет

по лабораторной работе №4

по дисциплине «Безопасность жизнедеятельности»

Тема: ИССЛЕДОВАНИЕ УСЛОВИЙ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ В ОДНОФАЗНЫХ ЦЕПЯХ

Студенты гр. 9586
Преподаватель		Трусов А.А.

Санкт-Петербург

2023

Цель работы.

Исследование способов защиты от поражения током в однофазной двухпроводной сети, изолированной от земли, и однофазной двухпроводной сети с заземленным нулевым проводом.

Основные теоретические положения.

Электрическая сеть – совокупность электроустановок для передачи и распределения электрической энергии, состоящая из подстанций, распределительных устройств, токопроводов, воздушных и кабельных линий электропередачи, работающих на определенной территории.

Если нейтраль обмотки трансформатора присоединена заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление, то такая нейтраль называется- глухозаземленной, а сети, присоединенные к данной обмотке – сетями с глухозаземленной нейтралью.

Нейтраль не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через трансформаторы напряжения, называется изолированной, а сети работающие с такой нейтралью – сетями с изолированной нейтралью.

Опасность поражения людей током в сетях малого напряжения связана с возможностью перехода высокого напряжения первичной обмотки питающего трансформатора (220 В) на сторону низкого при повреждении изоляции между обмотками. В этом случае режим прикосновения к полюсу обмотки аналогичен прикосновения к фазному проводу питающей сети. Защитным мероприятием от поражения током в такой ситуации является заземление одного из полюсов вторичной обмотки трансформатора в сети, изолированной от земли (или его зануление в сетях с заземлённым полюсом). Применение автотрансформатора для питания приёмников низкого напряжения недопустимо, так как режим прикосновения к полюсу сети малого напряжения в этом случае по существу является режимом однополюсного прикосновения к питающей сети.

Обработка результатов эксперимента.

1) Условия электробезопасности в сети с заземленным нулевым проводом.

1. Рабочее напряжение на рабочем стенде Uр = 36,5 В (в жизни 220 В). Чтобы рассчитать получившееся напряжение для сети 220В нужно будет домножать значения на 6.

2. Uпр = 35,8 В (35,8 * 6 = 215 В, 215В > 20В – человека убьет; 215/220 = 0,98 от рабочего напряжения).

Рисунок 1. Схема замещения прямого прикосновения к проводу.

3. Uпр практически не зависит от сопротивления изоляции фазы, т.к. сопротивление изоляции много больше сопротивления тела человека, ток в основном будет течь через тело человека.

Рисунок 2. Схема замещения прямого прикосновения к проводу (учитывая изоляцию фазы).

4. Uпр = 15 В (15 * 6 = 90 В, 90В > 20В – человека убьет; 90/220 = 0,41 от рабочего напряжения). Включение заземления сопоставимо с делителем напряжения, но получившееся напряжение все еще не безопасно. Но при этом на нулевом проводе появляется напряжение, которое уменьшается при удалении от замыкания. Вблизи оно составило около 116 В (19,4*6 В), а в дальней точке около 80 В (13,4*6 В), что естественно превышает допустимые нормы.

Рисунок 3. Схема замещения при заземлении.

5. По погасания лампы убедились в автоматическом отключении электроприемника от рабочего напряжения.

Рисунок 4. Схема зануления (1 - корпус; 2 - аппараты для защиты от токов короткого замыкания (плавкие предохранители, автоматы и т. п.)).

Назначение нулевого провода – создание для тока короткого замыкания цепи с малым сопротивлением, чтобы этот ток был достаточным для срабатывания защиты. Вторым фактором, повышающим электробезопасность, является снижение потенциала на корпусе электроприбора до величины напряжения нейтрали, однако это увеличивает защищённость людей не во всех ситуациях.

6. При неправильном занулении фазовый ток идет напрямую по рабочему нулевому проводу, из-за чего при удалении от замыкания одна из составляющих фазовой суммы напряжений уменьшается, появляется напряжение на нулевом проводе. В нашей работе при пересчете на сеть 220 В напряжение на нулевом проводе доходило до 32 В (5,4*6 В), что превышает допустимые нормы.

2) Условия электробезопасности в сети, изолированной от земли.

1. Рабочее напряжение на рабочем стенде Uр = 35,8 В. Для расчета напряжения сети 220 В нужно будет домножать значения на 6,15.

2. В сетях с изолированной нейтралью Uпр зависит от изоляции фаз и рассчитывается по формуле: . При Rиз = 4 кОм в сети 220В Uпр = 23 В (0,1 от рабочего напряжения), что превышает допустимые нормы. А Rиз = 500 кОм — Uпр = 0,6 В (0,003 от рабочего напряжения).

Рисунок 5. Схема замещения однофазного прикосновения

3. При прикосновении к незаземленному корпусу, на котором замкнут полюс, получены результаты сопоставимые с п.2. Так как сопротивление корпуса очень мало, можно считать что оно последовательно соединено с телом человека.

Рисунок 6. Схема замещения прикосновения к корпусу, замкнутого на фазу.

5. При соединении корпуса непосредственно с землей и к шине заземления схемы равноценные, т.к. шина заземления в конечном итоге подключается к земле. На схеме видно, что появляется делитель напряжения, который не зависит от сопротивления изоляции (роль изоляции фаз существенно уменьшается).

Рисунок 7. Схема замещения при заземлении.

3) Условия электробезопасности в сетях сверхнизкого напряжения при использовании понижающего трансформатора.

При замыкании между обмотками происходит переход высокого напряжения первичной обмотки питающего трансформатора (220 В) на сторону низкого напряжения. В этом случае режим прикосновения к полюсу обмотки аналогичен режиму прикосновения к фазному проводу питающей сети (в этом убедимся, рассматривая результаты). Поэтому результаты схожи с результатами предыдущих экспериментов.

1. При подаче питания на трансформатор от сети с заземлённым полюсом результаты эксперимента вышли следующие:

а. При отсутствующей защите Uпр = 215 В (человек умрёт).

б. При наличии зануления сработает автоматика, Uпр = 0.

в. При заземлении Uпр = 65 В (напряжение снизилось, но всё ещё выше нормы)

2. При подаче питания на трансформатор от сети с изолированным полюсом все прикосновения оказались безопасны. Но средства защиты всё равно нужны, так как если будут проблемы с изоляцией фаз и не будет средств защиты, то напряжение может стать опасным для человека.

Все схемы замещения схожи со схемами в сети с заземленным нулевым проводом и изолированным от земли.

Вывод:

В данной лабораторной работе были изучены следующие методы защиты человека, при прикосновении к одной из фаз сети (при прикосновении к прибору, на который замкнулась фаза): заземление и зануление.

Зануление хорошо себя показало в сети с заземленным нулевым проводом. В сети с изолированным от земли нулевым проводом при подключении к шине заземление, получится заземление, так как нейтраль не связана с землёй.

Заземление хорошо себя показало только в сети с изолированной нейтралью, в сети с заземлённой нейтралью напряжение уменьшилось вдвое, что не хватает для обеспечения безопасности.

Что касаемо сетей сверхнизкого напряжения при использовании понижающего трансформатора, тот тут стоит учитывать питающую сеть и исходя из этого выбирать средство защиты.