ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО СВЯЗИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ

«САНКТ-ПЕТЕРБУРГСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ТЕЛЕКОММУНИКАЦИЙ ИМ. ПРОФ. М.А. БОНЧ-БРУЕВИЧА»

(СПбГУТ)




Кафедра экологической безопасности телекоммуникаций

Иванов В.К., Сакова Н.В.

Лабораторная работа №3


Исследование электробезопасности трехфазных сетей переменного тока

Методические указания

Санкт-Петербург

2020 г.

Лабораторная работа 3

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

3-ФАЗНЫХ СЕТЕЙ ПЕРЕМЕННОГО ТОКА

1. Цель работы

1.1. Исследование опасности поражения человека электрическим током в 3-фазной сети с изолированной нейтралью при однополюсном прикосновении к одной из фаз.

1.2. Исследование опасности поражения человека электрическим током в 3-фазной сети с глухозаземленной нейтралью при однополюсном прикосновении к одной из фаз.

1.3. Исследование опасности поражения человека электрическим током в 3-фазной сети с изолированной и глухозаземленной нейтралью при двухполюсном прикосновении.

2. Содержание работы

2.1. Теоретическая часть, выводы, контрольные вопросы, список литературы [3, 4].

2.2. Экспериментальная часть, выводы.

2.3. Составление отчета и защита проделанной работы.

3. Теоретическая часть

3.1. Характеристика электрических сетей.

Электрические сети с напряжением до 1000 В подразделяют по количеству проводов:

• 
  однопроводные (второй провод – рельс, «земля»);
  
• 
  двухпроводные – сети постоянного и переменного однофазного тока;
  
• 
  трехпроводные – сети 3-фазного переменного тока с глухозаземленной (рис. 1, а) и изолированной (рис. 1, б) нейтралью;
  
• 
  пятипроводные – сети переменного 3-фазного тока с глухозаземленной нейтралью, нулевым рабочим N и защитным РЕ проводами (рис. 2).
  

---

Рис. 1. Трехпроводная 3-фазная сеть переменного тока

с глухозаземленной (а) и изолированной (б) нейтралью



Рис. 2. Пятипроводная 3-фазная сеть переменного тока

с глухозаземленной нейтралью, нулевым рабочимN

и защитным PE проводами

При анализе электробезопасности сетей и электроустановок с напряжением до 1000 В и протяженностью до 1 км емкостью фазных проводов пренебрегают.

Векторные диаграммы напряжений 3-фазной сети переменного тока приведены на рис. 3.



Рис. 3. Векторные диаграммы напряжений 3-фазной сети переменного тока:

а – нормальный режим работы, т. е. сопротивления

изоляции фазных проводов находятся в исправном состоянии;

б – частичное замыкание фазного провода на «землю»;

в – полное замыкание провода на «землю»

Из векторной диаграммы следует, что при исправной сети фазные напряжения U_A, U_B, U_C равны между собой (рис. 3, а) и являются фазными напряжениями U_ф, угол сдвига фаз равен 120^о. Напряжения U_AB, U_BC, U_CA равны между собой и представляют собой линейные напряжения U_л. Линейные и фазные напряжения связаны между собой зависимостью:

U_л = U_ф = 1,73U_ф.

В случае если сопротивление одного из фазных проводов относительно «земли» уменьшается, то нулевая точка сдвигается по вектору соответствующего фазного напряжения (рис. 3, б), напряжение данной фазы уменьшается, а напряжения двух других фаз увеличиваются и стремятся к линейному. Если же сопротивление фазного провода равно нулю (замыкание на «землю»), то и напряжение этой фазы равно нулю, а напряжения двух других фаз становятся равными линейному (рис. 3, в).

3.2. Электрический ток и его опасность для человека.

Опасность воздействия электрического тока на человека зависит от сопротивления тела человека и величины приложенного к нему напряжения, силы тока, проходящего через тело, длительности его воздействия, пути прохождения, рода и частоты тока, индивидуальных свойств человека и факторов окружающей среды.

По опасности воздействия на человека и в зависимости от величины различают токи:

• 
  ощутимые, вызывающие первые ощущения воздействия тока (переменный ток от 0,6 до 1,5 мА и постоянный от 5 до10 мА);
  
• 
  отпускающие, при которых человек способен самостоятельно освободиться от контакта с токоведущими частями (переменный ток – не более 10 мА и постоянный ток не более 50 мА);
  
• 
  неотпускающие, при которых человеку необходима помощь для освобождения от токоведущих частей (переменный ток более 10 мА и постоянный ток более 50 мА);
  
• 
  фибрилляционные, вызывающие некоординированные сокращения мышц сердца (фибрилляцию), ведущие к прекращению кровообращения (переменный ток от 100 мА до 5А и постоянный ток от 300 мА до 5А);
  

---

Опасной величиной тока, протекающего через внутренние органы человека, можно считать для переменного тока 10 мА и для постоянного тока 50 мА.

Смертельным для человека считается ток, проходящий через внутренние органы человека величиной 100 мА и выше при воздействии 0,5 с и более!

В общем случае при любом прикосновении человека к электрической сети величина тока, протекающего через тело человека, зависит от напряжения сети, схемы электрической сети (режима включения нейтральной точки трансформатора), сопротивления изоляции и величины емкости токонесущих проводов относительно «земли».

3.3. Электрическое сопротивление тела человека.

Общее электрическое сопротивление тела человека R_h определяется сопротивлениями кожного покрова и внутренних органов.

Электрическое сопротивление кожного покрова неодинаково у разных людей и неодинаково на различных частях поверхности тела одного и того же человека, зависит от физических параметров окружающей среды и состояния организма человека.

Сопротивление кожного покрова тела человека зависит от следующих основных факторов:

• 
  состояния кожи (чистая, грязная, влажная, сухая);
  
• 
  места приложения электродов;
  
• 
  величины поверхности прикосновения к электродам и плотности контакта с поверхностью;
  
• 
  частоты тока;
  
• 
  длительности прохождения тока.
  

При сухой неповрежденной коже электрическое сопротивление тела человека составляет непостоянную величину и колеблется в пределах R_h = 10...100 кОм. При повреждении верхнего слоя сопротивление тела человека снижается и приближается к сопротивлению его внутренних органов R_h = 600…800 Ом. Сопротивление тела человека падает при увеличении значения тока и длительности его прохождения.

Повышение напряжения, приложенного к телу человека, уменьшает в десятки раз сопротивление кожи, а следовательно, и полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению 300–500 Ом. Это объясняется пробоем рогового слоя кожи, ростом тока, проходящего через кожу, и другими факторами.

Род тока и частота также влияют на значение электрического сопротивления. При частотах 10–20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току.

---

Для экспериментальных расчетов сопротивление тела человека принято равным 1000 Ом.

3.4. Основные понятия.

Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя открытыми проводящими частями при одновременном прикосновении к ним человека, а также напряжение между открытой проводящей частью, к которой прикасается человек, и местом на поверхности локальной земли или проводящего пола, на котором стоит человек.

Замыканием на землю называется случайное или преднамеренное (например, при срабатывании короткозамыкателя) возникновение проводящей цепи между находящейся под напряжением токоведущей частью и землей или не изолированной от земли проводящей частью.

Замыканием на корпус называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с их конструктивными частями, нормально не находящимися под напряжением.

Шаговым напряжением называется напряжение между двумя точками на поверхности локальной земли или проводящего пола, находящимися на расстоянии 1 м одна от другой (применительно к человеку), которое рассматривается как длина шага человека.

Током замыкания на «землю» называется ток, стекающий на «землю» через место замыкания провода с «землей».

3.5. Сеть с глухозаземленной нейтралью.

Заземленная нейтраль − это соединение средней точки вторичной обмотки трансформатора с заземляющим устройством Т, обладающим сопротивлением R_T (рис. 4).



Рис. 4. Однополюсное прикосновение человека

к неповрежденной 3-фазной сети с глухозаземленной нейтралью

Однополюсное прикосновение человека

к неповрежденной 3-фазной сети с глухозаземленной нейтралью

Согласно нормам сопротивление заземления нейтрали R_T не превышает 4 Ом, что существенно меньше сопротивлений изоляции проводов R_A,R_B,R_C и реактивных сопротивлений фаз С_А, С_В, С_С относительно «земли», а поэтому при определении величины тока I_h, протекающего через тело человека в случае однополюсного прикосновения, сопротивлениями изоляции проводов

---

R_A,R_B,R_C относительно «земли» пренебрегают, и ток I_h, протекающий через тело человека при однополюсном прикосновении к 3-фазной неповрежденной сети с глухозаземленной нейтралью, определяется по формуле

I_h = U_ф / (R_h + R_T).

Поскольку сопротивление заземления R_T существенно меньше сопротивления тела человека R_h, сопротивлением R_T пренебрегаем и тогда ток через тело человека определяется по формуле

I_h = U_ф / R_h.

При однополюсном прикосновении человека к одной из фаз 3-фазной сети с глухозаземленной нейтралью он практически попадает под фазное напряжение U_ф, и ток через тело человека I_h не зависит от сопротивления заземления R_T, сопротивлений изоляции проводов R_A,R_B,R_C и емкости фазных проводов С_А, С_В, С_С относительно «земли». Электробезопасность человека существенно повышает сопротивления обуви R_о и пола R_п, которые последовательно складываются с сопротивлением тела человека R_h. В этом случае ток через тело человека I_h определяется выражением

I_h=U_ф/ (R_h + R_о + R_п).

Двухполюсное прикосновение человека

к неповрежденной 3-фазной сети

с глухозаземленной нейтралью

Из рис. 5 видно, что человек находится под линейным напряжением U_л, и ток через тело человека I_h протекает по цепи «рука – рука».

В этом случае величина тока I_h, протекающего через тело человека, зависит от величины линейного напряжения U_л, сопротивления тела человека R_h и определяется по формуле

I_h = U_л /R_h = 1,73U_ф/ R_h.

В этом случае сопротивления обуви R_о, пола R_п не оказывают влияния на величину тока I_h, протекающего через тело человека.

---

Смотрите также файлы

• 8сынып 1 нса Химия пнінен 1 тосана арналан жиынты баалауды тапсырмалары.docx

• Актюбинский гуманитарный колледж.docx

• І тосан бойынша жиынты баалау спецификациясы азастан тарихы 6 сынып і тосан бойынша жиынты баалауа шолу Жиынты баалауды ткізілу уаыты.docx

• Алина Культурное развитие.docx

• Задания по суммативному оцениванию за раздел Электромагнитная индукция.doc