Исследование напряжений прикосновения и шага

 

Описание лабораторной установки

На лабораторном стенде нанесена принципиальная схема трехфазной четырехпроводной сети с нейтралью, заземленной через основной заземлитель R _o, и нулевым проводом, заземленным через повторный заземлитель R _n. На стенде собраны схемы нескольких лабораторных работ. Здесь описываются только элементы схемы, имеющие отношение к данной работе.

Питание сети стенда осуществляется через автотрансформатор, вмонтированный в стенд, который штепселем включается в электрическую сеть. Электрическая сеть стенда включается тумблером В ₁, ее напряжение регулируется автотрансформатором и устанавливается по вольтметру U _ф.

Замыкание фазы на корпус электроустановки производится кнопкой К ₁. Расстояние от человека до заземлителя Х изменяется переключателями П ₃ и П ₅. Переключателем П ₄ изменяется удельное электрическое сопротивление основания. Кнопки К ₃ и К ₂ предназначены соответственно для включения переключателей П ₃ и П ₄. Тумблером В ₂ разрывается нулевой проводник (0 – Н), В ₄ отключает вольтметр для измерения напряжения шага, тумблер В ₃ предназначен для переключения вольтметра при изменении напряжения прикосновения и напряжения шага.

Порядок выполнения работы

1 Провести исследования изменения напряжений прикосновения U _пр в зависимости от расстояния Х от человека до места стекания тока в землю.

Привести стенд в исходное положение: тумблеры В ₁, В ₂, В ₄ - в положение 1, В ₃ - в положение U _пр, переключатели П ₃, П ₄, П ₅ - в положение 1, П ₆ - по заданию преподавателя (6...8). Одновременно нажать кнопки К ₁, К ₂ и К ₃, записать показания прибора (табл. 16). Затем переключатель П ₃ поставить в положение 2 и замерить величину напряжения прикосновения в этом случае. Для остальных положений переключателя П ₃ измерения произвести аналогичным образом.

2 Провести исследование зависимости величины напряжения шага U _ш от расстояния Х человека до заземлителя.

 

 

Таблица 16 - Напряжение прикосновения U _пр при различных расстояниях

человека от заземлителя (П ₆ =)

Положение переключателя П3
Расстояние Х от человека до заземлителя, м
Напряжение прикосновения Uпр, В
Ток, проходящий через человека, Iч, мА

 

Для замера привести стенд в исходное положение: поставить тумблеры В ₁ в положение 1, В ₂, В ₄ - в положение 2, В ₃ - в положение U _ш, переключатели П ₆ -в заданное положение, П ₄, П ₅ - в положение 1, П ₃ - в любое, кроме 1. Нажать на кнопки К ₁ и К ₂, снять показания прибора и записать их в табл. 17. Затем переключатель П ₅ поставить в положение 2 и таким же образом произвести измерения. Для остальных положений переключателя П ₅ измерения произвести аналогичным образом.

 

Таблица 17 - Напряжение шага U _ш при различных расстояниях

до заземлителя (П ₆ =)

Положение переключателя П5
Расстояние Х от человека до заземлителя, м
Напряжение шага Uш, В
Ток, проходящий через человека Iч, мА

 

3 Провести исследование напряжений U _ш и U _пр в зависимости от величины сопротивления повторного заземлителя R _п. Положение переключателя П ₃ и П ₅ принять в соответствии с указанием преподавателя.

Привести стенд в исходное положение: поставить тумблеры В ₁, В ₂, В ₄ в положение 1, В ₃ - в положение 1 или 2, П ₃ - в заданное положение.

Поставить переключатель П ₆ в положение 1, одновременно нажать на кнопки К ₁, К ₂ и К ₃, снять показания прибора и записать в табл. 18 (графа U _пр). Для остальных положений переключателя П ₆ измерения произвести аналогичным образом. Затем поставить тумблеры В ₄ в положение 2, В ₃ - в положение U _ш, нажать одновременно на кнопки К ₁ и К ₂, снять показания прибора и записать в той же строке в графе U _ш. Для остальных положений переключателя П ₆ измерения произвести по указанной выше методике.

 

Таблица 18 - Напряжения прикосновения и шага при различных значениях

сопротивления повторного заземлителя (П ₃ =, П₅ =)

Положение переключателя П6	Сопротивление повторного заземлителя Rп,Ом	Напряжение прикосновения Uпр, В	Напряжение шага Uш,В

4 Провести исследование зависимости напряжения прикосновения U _пр от удельного электрического сопротивления основания .

Для снятия показаний необходимо поставить В ₁, В ₄ в положение 1, В ₂ - в положение 2, В ₃ - в положение U _пр, переключатели П ₃ - по заданию преподавателя, П ₆ - в положение 1.

Поставить переключатель П ₄ в положение 1, одновременно нажать на кнопки К ₁, К ₂ и К ₃, снять показания прибора U _пр и записать в первую строку табл.19. Для остальных положений переключателя П ₄ измерения произвести аналогичным методом.

5 Обработать результаты измерений.

Величину тока I _ч, А, проходящего через человека, вычислить из формулы

,

где U - напряжение прикосновения или шага, В;

R _ч - сопротивление тела человека, для расчетов принимается равным 1000 Ом.

Таблица 19 - Напряжение прикосновения при разном удельном электрическом сопротивлении основания (П ₃ =, П ₆ =)

 

Позиция переключателя П4	Материал основания	Напряжение прикосновения Uпр, В	Удельное сопротивление материала основания , Ом м	Ток, проходящий через человека Iч, мА
	Земля
	Цемент
	Дерево сухое (влажность 50-60%)
	Линолеум
	Дерево влажное (влажность 65-75%)
	Дерево мокрое (влажность 80-100%)

Удельное сопротивление основания определить из уравнения

,

где коэффициент вычисляется из соотношения

;

где U _пр.i - напряжение прикосновения при данном материале основания;

U_пр.з - напряжение прикосновения при материале основания из сухой земли (первая строка табл. 19).

Построить графики зависимостей, полученных на основании результатов экспериментов:

Рекомендуется на одном графике строить четыре кривые зависимостей.

Сделать вывод, при каких значениях Х, величина тока I _ч не превысит допустимого значения 6 мА.

 

Вопросы

1 По какому закону происходит распределение потенциала на поверхности земли при стекании тока в землю через одиночный заземлитель?

2 Что такое напряжение прикосновения?

3 Что такое напряжение шага? Как оно возникает?

4 Как изменяется напряжение шага при удалении от заземлителя?

5 Как изменяется напряжение прикосновения при удалении от заземлителя?

6 Охарактеризовать основные меры защиты работающих от шаговых напряжений.

 

 

Лабораторная работа № 8