Задача 15.

Донской государственный технический университет

Заочный факультет

===========================================================

Студент Куртукова В.В. Адрес Краснодарский край, Тимашевский р-он, ст. Медведовская, ул. Набережная 100, индекс 352720_____________

Группа БЗТБ 41 Шифр 125653_____

Контрольная работа № 1

по дисциплине «Производственная безопасность»

за 4 курс

Ростов на Дону

2015г

Задача 1. Определение силы тока, протекающего через тело человека, в сети с изолированной нейтралью.

В сети напряжением U_ф =220В с изолированной нейтралью (рис.1) ток (I_чл), проходящий через тело человека сопротивлением (R_чл=1000 Ом) в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети (R_из), которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

Рис. 1. Однофазное включение человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью: a, b, c – фазы; U_ф – фазное напряжение; U_л – линейное напряжение; I_чл – ток, протекающий через тело человека; I_a, I_b, I_c – токи, стекающие на землю через сопротивления изоляции фазы (токи утечки); R_a, R_b, R_c – сопротивления изоляции фаз a, b, c относительно земли; на рис. 1 обозначен пробой фазы а на корпус.

Определите степень поражения человека электрическим током I_чл (А) при заданных значениях параметров электрической сети и условий включения человека в сеть. По данным вариантов 1, 3, 7 и 9 постройте график I_чл=f (R_из) и сделайте выводы.

Дано:

R_об = 0 кОм;

R_п =100 кОм;

R_из = 30 кОм.

Решение:

Ток, проходящий через тело человека I_чл(А), определим по формуле:

где U_ф – фазное напряжение, т.е. напряжение между началом и концом одной обмотки (или между фазным и нулевым проводом в случае глухо-заземленной нейтрали), В; R_чл – сопротивление тела человека, Ом; R_об –сопротивление обуви, Ом; R_п – сопротивление пола, Ом; R_из –сопротивление изоляции одной фазы относительно земли, Ом.

= 1,98 мА

= 7,1 мА

= 20 мА

= 51 мА

= 1,3 мА

Вывод:

График имеет вид гиперболы. При снижении сопротивления изоляции одной фазы относительно земли увеличивается сила тока, проходящая через тело человека, протекающая под действием рабочего напряжения сети. Наиболее опасно для человека значение силы тока, равное 51 мА, при малом сопротивлении изоляции в 10 кОм. При сопротивлении изоляции равном 500 кОм, сила тока в 1,3 мА считается безопасной.

Ответ: I_чл = 1, 98 мА.

Задача 2. Определение силы тока, протекающего через тело человека, в сети с глухо-заземленной нейтралью.

В сети напряжением U_ф =220В с глухо-заземленной нейтралью (рис.2) цепь тока, проходящего через человека, помимо сопротивлений тела человека, его обуви и пола, на котором он стоит, включает и сопротивление заземления нейтрали источника тока. Сопротивление заземления нейтрали в соответствии Правилами устройства электроустановок R₀ ≤ 10 Ом, что значительно меньше сопротивления тела человека (R_чл=1000 Ом).

Рис. 2. Однофазное включение человека в трехфазную сеть с глухо-заземленной нейтралью: 0 – нулевой провод; R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом. На рис. 2 обозначен пробой фазы а на корпус.

Определите степень поражения человека электрическим током I_чл(А) при заданных значениях параметров электрической сети и условий включения человека в сеть. Выясните, в каких вариантах задания ток для человека смертелен.

Дано:

R_об = 45 кОм;

R_п = 0 кОм.

Решение:

I_чл(А) определим по формуле:

где R₀ – сопротивление заземления нейтрали источника тока, Ом; R_чл –сопротивление тела человека, Ом; R_об – сопротивление обуви, Ом; R_п –сопротивление пола, Ом.

Ответ: I_чл = 4,8 мА. В вариантах 1 и 7 значение силы тока для человека смертельно.

Задача 3. Определение силы тока, проходящего через тело человека, в сетях с различным режимом нейтрали при прикосновении человека к корпусу электроустановки при наличии защитного заземления.

Для электрических сетей напряжением U_ф = 220В с различным режимом нейтрали (рис. 3 а, б) в случае пробоя фазы а на корпус электроустановки определить степень поражения человека электрическим током I_чл(А) при заданных значениях параметров электрической сети и условий включения человека в сеть. Задачу решить отдельно для сети с глухо-заземленной нейтралью и изолированной.

Рис. 3. Схема защитного заземления в сети напряжением до 1000 В с глухо-заземленной (а) и изолированной (б) нейтралью: R_з – сопротивление заземляющего устройства, Ом; R_чл – сопротивление тела человека (1000 Ом), Z_i – полное сопротивление одной фазы относительно земли.

Согласно требованиям ГОСТ 12.1.030-81 сопротивление заземляющего устройства нормируют, оно не должно превышать в любое время года значений: 10 Ом – в стационарных сетях пожароопасных помещений с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В; 4 Ом – в стационарных сетях взрывоопасных помещений, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных с изолированной нейтралью напряжением до 1000 В.

Дано:

R_з = 40 Ом;

(а) R_из = 0кОм;

R₀ =10 Ом;

(б) R_из = 150кОм;

R₀ =0 Ом.

Решение:

1. Электрическая сеть с заземленной нейтралью.

Эквивалентная схема

Рис. 3 в. Схема замещения сети с заземленной нейтралью.

Используя первый и второй законы Кирхгофа, составим следующую систему уравнений:

После преобразований системы уравнений получим:

2. Электрическая сеть с изолированной нейтралью.

Эквивалентная схема

Рис. 3 г. Схема замещения сети с изолированной нейтралью.

Используя первый и второй законы Кирхгофа, составим следующую систему уравнений:

После преобразований системы уравнений получим:

Ответ: а – 174,6 мА, б – 0,044 мА.

Задача 4. Защитное зануление электроустановок в сети.

Произойдёт ли автоматическое отключение от сети напряжением 380/220В электроустановки (см. рис. 4), если фаза “с” пробита на корпус электроустановки; I_ном = 10 А. Защиту необходимо выбрать так, чтобы сила тока однофазного короткого замыкания (I_кз) превышала не менее чем в 3 раза номинальную силу тока I_ном срабатывания защитных устройств.

Рис. 4. Принципиальная схема зануления: I_кз – сила тока короткого замыкания, А; R_н – сопротивление повторного заземления нулевого провода, Ом; R_п – сопротивление предохранителя, Ом; R_Т - внутреннее сопротивление трансформатора, Ом; R_ф, R_н – сопротивление фазного и нулевого проводников, Ом.

Дано:

R_ф = 1 Ом;

R_н = 0,1 Ом;

R_Т = 3 Ом.

Решение:

Сила тока короткого замыкания I_кз(А) определяется фазным напряжением и полным сопротивлением цепи короткого замыкания:

где R_Т - внутреннее сопротивление трансформатора, Ом; R_ф, R_н – сопротивление фазного и нулевого проводников, Ом.

Проверим условие:

10,48 > 3 – условие выполняется.

Ответ: Произойдёт автоматическое отключение.

Задача 5. Расчёт заземляющего устройства.

Рассчитать защитное заземление потребителей электрической энергии, питающихся от сети трёхфазного переменного тока напряжением U= 380/220В с изолированной нейтралью (система IT). Выполнить схему заземления потребителей.

Рис. 5 а, б. Схема работы защитного заземления: а – общая схема, б –схема замещения; 1– корпус, 2 – заземлитель.

Дано:

S = 250кВА;

d = 0,06м;

l = 2,5 м;

h = 1,0 м;

b = 0,04 м;

грунт – известняк;

климатическая зона – 2-я;

расположение заземлителей – контурное.

Решение:

1.Определим нормированное значение сопротивления заземляющего устройства.

В соответствии с требованиями ПУЭ при напряжении до 1 кВ и мощности источника питания 100 кВА сопротивление защитного заземления принимаем r₃ = 4Ом.

2.Определим сопротивление растеканию вертикального заземлителя по формуле:

Рис. 5 в. Расчетная схема заземляющего устройства: d – диаметр заземлителя (эквивалентный диаметр при уголковой стали); l – длина заземлителя; a – расстояние между заземлителями; h – глубина заложения заземлителя; t – расстояние от поверхности земли до середины заземлителя.

Расчётное удельное сопротивление грунта вычислим по формуле:

где ρ_изм = 150 Ом·м, выбрали из табличного значения для известняка; ψ₁ =1,7 - коэффициент сезонности приняли для контурного типа заземлителя, расположенного во 2-й климатической зоне.

ρ = 1,7 · 150 Ом·м = 255 Ом·м.

Расстояние от поверхности земли до середины заземлителя определим по формуле:

t = h + 0,5·l.

t = 1 + 0,5· 2,5 = 2,25 м.

3.Определим число вертикальных заземлителей по формуле:

n = R_B/(r₃·η_в) ,

где n – необходимое число вертикальных заземлителей, ед.; r₃ –допустимое сопротивление заземляющего устройства, Ом; η_в – коэффициент использования вертикальных заземлителей, учитывающий взаимное экранирование (выбирается из справочных табл.).

Коэффициент использования вертикальных заземлителей, учитывающий взаимное экранирование η_в = 1.

n^´ = 76,5 Ом/(4 Ом·1) = 19,125 20шт.

Принимая отношение расстояния между трубами к их длине α/l = 2 для заземлителей, расположенных по контуру, при n = 20 принимаем η_в = 0,66.

Уточняем расчётное значение числа заземлителей n шт.:

n = 76,5 Ом/(4 Ом·0,66) = 28,98 30 шт.

4. Определим сопротивление растеканию соединительной горизонтальной полосы по формуле:

= 9,98 Ом.

Длину соединительной полосы при расположении заземлителей по контуру определим по формуле:

L =a·n.

Расстояние между заземлителями выбираем при заданном соотношении a/l.

L = 5 м·30 = 150 м.

Расчётное удельное сопротивление грунта определим по формуле:

где ρ_изм = 150 Ом·м ,выбрали из табличного значения для известняка; ψ₂ =4,5 - коэффициент сезонности приняли для контурного типа заземлителя, расположенного во 2-й климатической зоне.

ρ = 4,5·150 Ом·м = 675 Ом·м.

5. Определить сопротивление растеканию сложного заземляющего устройства по формуле:

R_сл = R_n· R_В/(n·R_n· η_в + R_В· η_n),

где η_n = 0,30−коэффициент использования соединительной полосы, расположенной в контуре при n = 30.

= 3,46 Ом

6. Сопротивление растеканию сложного заземляющего устройства не превышает нормированного значения.

Условие выполняется:

R_сл =3, 46 Ом < r_з = 4 Ом.

Ответ: t =2,25 м; L =150 м, n =30 шт. R_B =76,5 Ом; R_n= 9,98 Ом; R_сл =3,46 Ом.

Задача 6. Расчет защитного зануления на отключающую способность.

Произвести расчет защитного зануления вводного устройства электроустановки на отключающую способность. Источник питания − масляный трансформатор мощностью S ,кВА, напряжение 6/0,4 кВ, схема соединения обмоток Y/Y₀.

Дано:

Питающий кабель − четырехжильный с медными жилами 3×120 мм² и 1×70 мм²;

S = 300 кВА;

l =0,4 км;

U_ф = 220 В;

Тип предохранителя - ПН2-250.

Линия защищена предохранителем с номинальным током плавкой вставки I_пл = 250А (рис. 6).

Рис. 6а. Однолинейная схема питания вводного устройства.

Решение:

Система TN-C является четырех проводной системой трехфазного переменного тока с глухо-заземленной нейтралью источника питания (рис. 6 б).

Рис. 6б. Схема защитного зануления в системе TN-C: 1 – трехфазный потребитель; 2 – однофазный потребитель; L₁, L₂, L₃ – линейные проводники; РЕ – защитный нулевой проводник; N – рабочий нулевой проводник; PEN – совмещенный защитный и рабочий нулевой проводник; r_ф – сопротивление фазного провода; r_н – сопротивление нулевого проводника; r₀ – сопротивление рабочего заземления; r_п – сопротивление повторного заземления нулевого проводника; R₁ и R₂ – сопротивления человека; I_кз – ток короткого замыкания; I_з – ток, протекающий через заземляющие устройства; I_пл – номинальный ток плавкой вставки предохранителя; U – фазное напряжение сети.

Эквивалентная схема

Рис. 6 в. Схема замещения петли «фаза − нуль»: R_ф – сопротивление фазного проводника; R_н – сопротивление нулевого проводника; r_о – сопротивление рабочего заземления; R₁ и R₂ – сопротивления человека; U_пр – напряжение прикосновения; U_н – падение напряжения в нулевом проводнике; U – фазное напряжение сети; I_кз – ток короткого замыкания.

Последовательность расчета защитного зануления на отключающую способность.

1. Определим требуемое ПТЭЭП значение тока короткого замыкания при защите предохранителями по формуле:

= 3·250 = 750 А.

2. Определим фактическое значение тока короткого замыкания в петле «фаза – нуль» по формуле:

2.1 Полное сопротивление обмоток масляного трансформатора мощностью S = 300 кВА, напряжением 6/0,4 кВ при схеме Y/Y₀ по справочной таблице «Приближенные значения полных сопротивлений Z_T обмоток масляных трансформаторов» Z_T = 0,273 Ом.

2.2 Погонное активное сопротивление медного проводника сечением 120 мм² по справочной таблице «Погонное активное и внешнее индуктивное сопротивления, Ом/км, фазных и нулевых защитных проводников при частоте тока 50 Гц» R΄ = 0,158 Ом/км.

Активные сопротивления можно определить посредством погонного сопротивления по формуле:

R_ф = R´ · l,

где R´ – активное погонное сопротивление проводника, Ом/км; l – длина проводника, км.

R_ф = 0,158 Ом/км · 0,4 км = 0,0632 Ом.

2.3 Погонное активное сопротивление медного проводника сечением 70 мм² по справочной таблице «Погонное активное и внешнее индуктивное сопротивления, Ом/км, фазных и нулевых защитных проводников при частоте тока 50 Гц» R΄= 0,28 Ом/км.

Активное сопротивление нулевого защитного проводника определим по формуле:

R_н = R´ · l.

R_н= 0,28 Ом/км· 0,4 км = 0,112 Ом.

2.4 Внутреннее индуктивное погонное сопротивление медных и алюминиевых проводников сравнительно мало X´ = 0,0156 Ом/км, поэтому значениями X_ф и X_н в формуле иногда пренебрегают.

Внутреннее индуктивное сопротивление фазных X_ф и нулевых защитных X_н проводников определим посредством внутреннего индуктивного погонного сопротивления по формуле:

X = X´ · l,

где X´ – внутреннее индуктивное погонное сопротивление проводника, Ом/км.

X_ф = X_н = 0,0156 Ом/км · 0,4км = 0,00624 Ом.

2.5 Внешнее индуктивное сопротивление фазного и защитного нулевого проводников определим посредством погонного внешнего индуктивного сопротивления по формуле:

X_П = X’_П · l,

где X’_П– внешнее индуктивное погонное сопротивление, Ом/км;

Погонное внешнее индуктивное сопротивление кабельной линии определим по справочной таблице «Погонное активное и внешнее индуктивное сопротивления, Ом/км, фазных и нулевых защитных проводников при частоте тока 50 Гц» X_П´= 0,06 Ом/км.

X_П = 0,06 Ом/км · 0,4км = 0,024 Ом.

= 1023,26А.

3. Так как фактическое значение тока короткого замыкания в петле «фаза-нуль» = 1023,26А, а требуемое значение тока короткого замыкания = 750 А, то отключающая способность защитного зануления обеспечена.

Ответ: = 1023,26А.

Задача 7. Расчет номинальных токов плавких вставок и выбор предохранителей.

Произвести расчет и выбрать плавкие предохранители для защиты электроприемников, изображенных на однолинейной электрической схеме сети напряжением сети 380/220 В (рис. 7а).

Дано:

Электроприемник 1: трехфазный асинхронный электродвигатель с короткозамкнутым ротором и техническими характеристиками:

P₁ = 60кВт;

K_п1 = 6,0;

cosφ₁ = 0,9;

η₁ = 0,885;

условия пуска легкие;

Электроприемник 2: двухфазная нагревательная печь мощностью:

P₂ =10кВт;

cosφ₂ = 1;

Электроприемник 3: однофазная осветительная установка общей мощностью:

P₃ =20 кВт;

cosφ₃ = 1.

Решение:

1.Определим номинальный ток электроприемника по нижеприведённым формулам.

1.1 Номинальный ток трехфазного асинхронного электродвигателя с короткозамкнутым или фазным ротором (рис. 7а) определим по формуле:

где P – номинальная мощность на валу электродвигателя, кВт; U_л – номинальное линейное напряжение (напряжение между фазами) сети, В; cosφ − номинальный коэффициент мощности, показывающий, какая часть полной мощности, потребляемой электродвигателем из сети, идет на выполнение полезной работы; η − номинальный коэффициент полезного действия электродвигателя.

=114,6 А.

Рис.7б-Трехфазный асинхронный электродвигатель.

1.2 Номинальный ток двухфазного электроприемника, включенного между двумя фазами (рис. 7в), определим по формулам:

или ,

где S – полная номинальная мощность, потребляемая электроприемником из сети, кВА; P – активная номинальная мощность, потребляемая электроприемником из сети, кВт; U_л – номинальное линейное напряжение сети, В; cosφ − номинальный коэффициент мощности потребителя.

=26,3 А.

Рис.7в - Двухфазный электроприемник.

1.3 Номинальный ток однофазного электроприемника, включенного между фазным и нулевым рабочим проводником (рис. 7г), определим по формулам:

или ,

где S – полная номинальная мощность, потребляемая электроприемником из сети, кВА; P – активная номинальная мощность, потребляемая электроприемником из сети, кВт; U – номинальное фазное напряжение сети, В; cosφ – номинальный коэффициент мощности электроприемника.

= 90,9 А.

Рис.7г - Однофазный электроприемник.

2. Для асинхронных электрических двигателей с короткозамкнутым ротором определим пусковой ток по формуле:

где I_пуск – пусковой ток электродвигателя, А; I_н – номинальный ток электродвигателя, А; K_п – коэффициент кратности пускового тока, показывающий во сколько раз пусковой ток электродвигателя превышает номинальный ток.

= 687,6А.

3. Для электродвигателей с короткозамкнутым ротором определим требуемое значение тока плавкой вставки по формуле:

где α − коэффициент перегрузки плавкой вставки, учитывающий допускаемую кратковременную токовую перегрузку.

Согласно опытным данным значения коэффициента α принимаются равными: α = 2,5 – для электродвигателей, запускаемых в холостую (легкие условия пуска); α = 1,6…2,0 – для электродвигателей, запускаемых под нагрузкой (тяжелые условия пуска).

=275,04 А.

4. По требуемому значению тока плавкой вставки для электрических двигателей с короткозамкнутым ротором или по номинальным токам других потребителей, не имеющих пусковых токов, выбираются предохранители с ближайшими большими стандартными значениями номинальных токов плавких вставок I_пл:

Пр.1 – тип ПН2-250 с номинальным током плавкой вставки I_пл1 =120А;

Пр.2 – тип ПН2-100 с номинальным током плавкой вставки I_пл2 = 30А;

Пр.3 – тип ПН2-250 с номинальным током плавкой вставки I_пл3 = 100А.

Ответ: ПН2-250 - I_пл1 =120А; ПН2-100 - I_пл2 = 30А; ПН2-250 - I_пл3 = 100А.

Задача 8. Расчет и выбор автоматических выключателей.

Произвести расчет и выбрать автоматический выключатель для защиты асинхронного электрического двигателя с короткозамкнутым ротором. Напряжение сети 380/220 В.

Дано:

Технические характеристики электрического двигателя:

P = 30 кВт;

K_п = 6;

cosφ = 0,9;

η = 0,95;

условия пуска тяжелые.

Решение:

1. Определим номинальный ток электрического двигателя по формуле:

=53,37 А.

2. Определим пусковой ток электродвигателя по формуле:

где I_пуск – пусковой ток электродвигателя, А; I_н – номинальный ток электродвигателя, А; K_п – коэффициент кратности пускового тока, показывающий, во сколько раз пусковой ток электродвигателя превышает номинальный ток.

=320,22 А.

3. По таблице 8б выбираем автоматический выключатель А3110 с номинальным током I_А=60 А.

4. Проверяем выполнение условия:

Ответ: А3110 с номинальным током I_А=60 А.

Задача 9. Расчет и выбор молниезащиты здания.

Рассчитать параметры устройства молниезащиты от прямых попаданий молнии в производственное здание. Здание расположено на открытой местности и имеет размеры: длина L, м, ширина S, м, высота H, м. Расчёт выполнить как для отдельно стоящего стержневого молниеотвода, так и для тросового молниеотвода (рис.8 а, б).

Рис.8а.- Отдельно стоящий стержневой молниеотвод.

Рис.8б.- Отдельно стоящий тросовый молниеотвод ( 1 — защищаемый объект; 2 — металлические коммуникации).

Дано:

L = 25 м;

S = 20 м;

H = 9 м;

Район расположения – Воронеж;

Зона класса помещения – В-Iб

Решение:

1. Определим требуемую категорию устройства защиты производственного здания от воздействия атмосферного электричества.

Согласно п.2 табл. 9б. «Категории молниезащиты и типы зон защиты» здания и сооружения, в которых имеются взрывоопасные зоны класса В-Iб, относятся ко II категории защиты и должны быть защищены от всех четырех опасных факторов атмосферного электричества.

2. Определим требуемый тип защиты для производственного здания.

По карте среднегодовой продолжительности гроз (рис.9) находим, что интенсивность грозовой деятельности на территории Воронежа составляет 59ч. 30 мин. в год. Согласно табл. 9б. такой интенсивности соответствует среднегодовое число ударов молнии, приходящееся на 1 км² площади, равное n = 4. Ожидаемое число поражений производственного здания молнией в течение года при отсутствии молниеотвода определяется по формуле:

= 0,021.

Так как N<1, то принимаем зону защиты типа Б.

3. Выписываем геометрические размеры зоны защиты типа Б.

3.1 Одиночный стержневой молниеотвод. Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода высотой h представляет собой круговой конус (рис. 9а), вершина которого находится на высоте h₀ < h. На уровне земли зона защиты образует круг радиусом r₀. Горизонтальное сечение зоны защиты на высоте защищаемого сооружения h_x представляет собой круг радиусом r_x.

Рис. 9а - Зона защиты одиночного стержневого молниеотвода: 1 − граница зоны защиты на уровне h_x; 2 – то же на уровне земли.

Зоны защиты одиночных стержневых молниеотводов h ≤ 150 м имеют следующие габаритные размеры:

зона Б: h₀ = 0,92h; r₀ = 1,5h; r_x = 1,5(h – h_x/0,92).

Определим радиус r₀ зоны защиты на высоте объекта, используя графический метод. Наносим в выбранном масштабе на лист бумаги план производственного здания (вид сверху). Выбираем и наносим на схему точку установки молниеотвода (для объектов II категории расстояние между молниеотводом и защищаемым объектом не нормируется). Считая эту точку центром, описываем окружность такого радиуса, чтобы защищаемый объект вписался в нее. Снимаем со схемы значение радиуса r_x = 28 м.

Рис. 9б – К расчету высоты отдельно стоящего стержневого молниеотвода (1 – защищаемый объект; 2 – место установки молниеотвода).

Для зоны Б высота одиночного стержневого молниеотвода при известных значениях h_x и r_x определим по формуле:

h = (r_x + 1,63h_x) /1, 5

h = (28 + 1, 63·9) /1, 5 = 28, 5 м.

h₀ = 0, 92·28, 5 = 26, 22 м.

r₀ = 1, 5·28, 5 = 42, 75 м.

r_x = 1,5(28,5 – 9/0,92) = 28,08 м.

3.2 Одиночный тросовый молниеотвод.

Зона защиты одиночного молниеотвода высотой h < 150 м приведена на рис. 9в, где h – высота троса в середине пролета. С учетом стрелы провеса троса сечением 35…50 мм² при известной высоте опор h_оп и длине пролета а высота троса (в метрах) определяется:

h = h_оп – 2 при а <120 м;

h = h_оп – 3 при 120 < а <150 м.

Зона защиты одиночного тросового молниеотвода имеют следующие габаритные размеры:

зона Б: h₀ =0,92·h; r₀ = 1,7·h ; r_x =1,7·(h – h_x/0,92).

Для зоны типа Б высота одиночного тросового молниеотвода при известных значениях h_x и r_x определим по формуле:

h = (r_x + 1, 85·h_x)/1, 7

h = (28 + 1, 85·9)/1, 7 = 26, 3 м.

h₀ = 0, 92·26, 3 = 24, 2 м.

r₀ = 1, 7·26, 3 = 44, 7 м.

r_x = 1,7(26,3 – 9/0,92) = 28,08 м.

Рис. 9в - Зона защиты одиночного тросового молниеотвода 1 − граница зоны защиты на высоте h_x; 2 − то же на уровне земли.

Ответ: Одиночный стержневой молниеотвод - h = 28,5 м; h₀ = 26,22 м; r₀= 42,75 м; r_x = 28,08 м. Одиночный тросовый молниеотвод - h = 26,3 м; h₀=24,2 м; r₀ = 44,7 м; r_x = 28,08 м.

Задача10. Опасность включения человека в электрическую сеть.

Человек коснулся корпуса электрооборудования, которое в результате неисправности оказалось электрически связанным с питающим фазным проводом. Определите значения токов проходящих через тело человека при разной влажности пола, опишите, какие ощущения будет испытывать сотрудник в двух указанных случаях. Определите значения напряжений прикосновения при разном состоянии пола. Как зависит сопротивление тела человека от величины напряжения прикосновения?

После ответа на поставленные вопросы сделайте выводы относительно влияния различных элементов цепи тока через тело человека на его величину, о том можно ли полагаться на изолирующие свойства обуви и пола, о необходимости средств защиты от поражения электрическим током в подобных ситуациях. Какие средства защиты Вы могли бы предложить?

Дано:

r_o = 6,8 Ом - сопротивление заземления нейтрали;

r_б = 140 Ом - сопротивление ботинок;

r_п = 1500 Ом - сопротивление пола между подошвами ботинок и "землей"( пол мокрый);

r_п = 230000 Ом - сопротивление пола между подошвами ботинок и "землей"( пол сухой);

r_фун = 74 Ом - сопротивление растеканию тока с фундаментом здания;

R_h = 1300 - сопротивление тела человека (пол мокрый);

R_h = 5100 - сопротивление тела человека (пол сухой);

U_ф = 220В;

Корпус оборудования не занулен и не касается никаких заземленных конструкций;

Питающая сеть трехфазная четырех проводная с заземленной нейтралью;

Сотрудник стоит на деревянном полу в промокшей из-за дождя обуви.

Решение:

Эквивалентная схема:

Рис.10 – Схемы для анализа ситуации.

Ток через тело человека определим по формуле:

где E - фазное напряжение питающей сети.

А) пол мокрый:

= 0,073 А.

Напряжение на теле человека (напряжение прикосновения) рассчитываются по формуле:

U_пр = I_h·R_h

U_пр = 0,073А·1300 Ом = 94, 9 В.

На мокром полу при заданных условиях человек подвергается воздействию тока силой в 73 мА. Поражение электрическим током в 73 мА вызывает паралич дыхания, судорожное сокращение сердца (фибрилляция) и при воздействии более секунды приводит к летальному исходу.

Б) пол сухой:

= 0,00093А

U_пр = 0,00093А·5100 Ом = 4, 74 В.

Человек, находящийся на сухом полу подвергается воздействию тока силой в 0,93мА. Воздействие такой силы тока на человека не болезненно и под длительным действием не оказывает никакого ощущения.

Зависимость сопротивления тела человека от величины напряжения прикосновения обратно пропорциональна, чем больше сопротивление тела человека, тем меньше величина напряжения тока, чем выше напряжение, тем выше его потенциальная опасность и при прочих равных условиях степень физиологического воздействия электрического тока увеличивается практически в прямой зависимости от величины напряжения. Эти факторы, а также продолжительность воздействия электрического тока, величина соприкасающейся поверхности и плотность контакта с токопроводящей частью, находящейся под напряжением, влажность и чистота кожного покрова, наличие в месте контакта ссадин и ран определяет величину сопротивления тела человека.

На величину тока проходящего через тело человека оказывают большое влияние сопротивление пола (по условию они деревянные, что увеличивает их сопротивление) между подошвами ботинок и «землей» и сопротивление тела человека. Сопротивления ботинок, заземления нейтрали и растеканию тока с фундаментом здания незначительно влияют на величину тока.

Для предупреждения поражения электрическим током необходимо соблюдать правила техники безопасности при работе с электрооборудованием. Необходимо установить заземление конструкции и зануление корпуса электрооборудования, обеспечить двойную изоляцию. Проверять исправность электропроводки и электроизоляции. Особую осторожность проявлять при работе с электрооборудованием в сырых местах, надевать защитные диэлектрические перчатки и специальные резиновые боты. Мелкий или крупный ремонт электрооборудования и электроинструмента производить только после отключения их от источника тока, а в местах отключения (на рубильниках, в щитах электроснабжения) вывешивать таблички с надписью: «Осторожно!», «Не включать!» «Работают люди!», «Производится ремонт! ».

Ответ: А) пол мокрый: I_h = 73 мА, U_пр =94, 9 В; Б) пол сухой: I_h = 0, 93 мА, U_пр =4, 74 В.

Задача 11. Опасность включения человека в электрическую сеть.

Сотрудник офиса стоит, касаясь рукой корпуса системного блока персональной ЭВМ. Доставая документы из стоящего рядом сейфа, он второй рукой коснулся его металлической полки. Шнур питания системного блока оснащен вилкой с двумя рабочими и третьим защитным контактом (по европейскому стандарту), но розетка, к которой он подключен, имеет только два рабочих контакта (российская конструкция), что является нарушением действующих правил. В результате неисправности произошло замыкание фазного проводника на корпус системного блока. Сейф имеет электрическую связь с металлическими конструкциями здания.

Определите значения токов проходящих через тело сотрудника до его прикосновения к сейфу и после прикосновения.

Определите значения напряжений прикосновения до и после касания сотрудника сейфа.

Оцените опасность токов и напряж

12 Следующая ⇒