Лабораторная работа №4

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования

«Санкт-Петербургский государственный электротехнический университет “ЛЭТИ” имени В.И. Ульянова (Ленина)»

(СПбГЭТУ)

Кафедра БЖД

Лабораторная работа № 4

по дисциплине «Безопасность Жизни Деятельности»

«Исследование условий безопасности в однофазных сетях»

Выполнили студенты:

Группы:

Проверил:

Санкт-Петербург, 2006 г

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

1. Условие электробезопасности в сети с заземленным нулевым проводом.

Прикосновение к фазе.

220 v

R1 Rh Uпр

U

Zh

R2 R0

0 v

Выражение для напряжения прикосновения:

Учитывая, что <<, <<, <<, получаем:

Это подтверждается экспериментальными данными, полученными в ходе выполнения лабораторной работы.

Экспериментальные данные.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	35	1
35	500	35	1

- Прикосновение к корпусу прибора, при замыкании фазы на корпус.

1. Корпус изолирован от земли.

220 v

R1

U Rh

Zh

0 В

R2 R0

В этом случае ситуация аналогична предыдущей, т.е. напряжение на человеке будет примерно равно фазному напряжению.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	35	1
35	500	35	1

2. Корпус прибора заземлен.

220 v

R1

U Rh

Zh

Rз

R2 R0

0 v

В этом случае фазное напряжение падает на сопротивлениях человека и заземления корпуса, включенных параллельно. Поэтому напряжение прикосновения будет меньше, что подтверждается экспериментальными данными.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Отношение напряжения прикосновения к фазному напряжению
35	4	16	0.46
35	500	16	0.46

Но т.к. , то заземление в таких сетях не обеспечивает условий электробезопасности.

Схема замещения.

F

220 v

Zh

0

При замыкании фазы возникает ток короткого замыкания, который существенно больше рабочего тока сети, что приводит к срабатыванию предохранителя F и отключению неисправного прибора от фазы.

2. Условие электробезопасности в сети, изолированной от земли.

Сети, изолированные от земли, безопаснее рассмотренных выше, т.к. здесь значения напряжения прикосновения к полюсу ограничивается сопротивлением изоляции (R1,R2) и определяется формулой:

R2

U

Zh

R1 Rh Uпр

Экспериментальные данные.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	4,6	0.13
35	500	0,2	0.0004

Отсюда видно, что чем больше сопротивление изоляции, тем безопаснее сеть, поскольку в этом случае Uпр практически равно нулю. Если же сопротивление изоляции соизмеримо с сопротивлением человека, то Uпр может достигать значений опасных для жизни.

При прикосновении к не заземленному корпусу прибора в случае замыкания фазы на корпус ситуация аналогична рассмотренной выше.

Экспериментальные данные.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	4,6	0.13
35	500	0,2	0.0004

- Прикосновение к заземленному корпусу в сети изолированной от земли.

R2

U

Zh

R1 Rh Rз

Напряжение прикосновения определяется напряжением поврежденного полюса сети относительно земли, и рассчитывается по формуле:

Т.к. сопротивление R_з <<R₂ и U₂>>U₁ , то и

Т.о. если корпус заземлен, то прикосновение к поврежденному прибору безопасно.

При замыкании корпуса с шиной заземления ШЗ, получены следующие результаты:

Экспериментальные данные.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	0,2	0,005
35	500	0,2	0,0004

При соединении корпуса непосредственно с заземлителем, полученны следующие результаты:

Экспериментальные данные.

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	0,2	0,005
35	500	0,2	0,0004

3. Условия электробезопасности в сетях низкого напряжения при питании понижающего трансформатора от сети с заземленным нулевым проводом.

Режим прикосновения к полюсу обмотки при замыкании между обмотками, аналогичен режиму прикосновения к фазному проводу питающей сети.

Защита отключена:

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	35	1.0
35	500	35	1.0

Корпус занулен:

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	0	0.0
35	500	0	0.0

Корпус заземлен:

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	11,5	0,33
35	500	11,5	0,023

4. Условия электробезопасности в сетях низкого напряжения при питании понижающего трансформатора от сети изолированной от земли.

Защита отключена:

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	4	1
35	500	0	0

Корпус занулен:

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	0	0.0
35	500	0	0.0

Корпус заземлен:

Напряжение между полюсом сети и землей (в)	Значение сопротивления изоляции (кОм)	Напряжение прикосновения (в)	Uпр/U
35	4	0	0.0
35	500	0	0.0

Вывод: основной защитой в сетях с заземленным нулевым проводом является зануление корпусов приборов, в сетях изолированных от земли, является заземление (либо на общую шину заземления, либо непосредственное заземление), в сетях малого напряжения, питаемых от сети с заземленным нулевым проводом, является зануление одного полюса вторичной обмотки, в сетях малого напряжения, питаемых от сети, изолированной от земли, является заземление одного полюса вторичной обмотки.