Меры безопасности при выполнении лабораторных работ №8 и №9

1. При проведении опытов не следует касаться руками лица, шеи, особенно глаз, т.к. в состав применяемых веществ могут входить токсичные компоненты. После выполнения руки тщательно вымыть.

2. Во время горения образцов и жидкостей вентиляция вытяжного шкафа должна быть включена.

3. Наблюдение за процессом горения проводить только при закрытой стеклянной дверце шкафа.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Н.Р.Гончаров. Охрана труда на предприятиях связи. Связь, 1971г.

2. Горение и пожарная опасность веществ ОСТ 78 2-73.

3. Федеральный закон о пожарной безопасности, 1994г.

Лабораторная работа № 10

«Исследование зануления»

Цель работы: познакомиться с особенностями использования трёхфазных четырёхпроводных сетей переменного тока напряжением до 1000В.

Содержание работы: Исследовать эффективность защитного действия зануления корпуса электроустановки при эксплуатации этих сетей. Выявить зависимость условий электробезопасности от режима нейтрали сети, наличия зануления корпусов электроустановок, наличия защитного заземления и повторного заземления нулевого провода.

Отчёт по работе должен содержать результаты измерений, эквивалентные схемы к каждому опыту, краткие выводы.

 

Описание лабораторной установки

 

Монтаж схемы выполнен на обратной стороне панели, в схеме применено пониженное трёхфазное напряжение 19/11В при реальном напряжении 380/220В. Поэтому, значения напряжений по показаниям вольтметра надо умножить на коэффициент К=20. Величина сопротивления тела человека Rh равна 1000Ом.

В цепях питания ЭУ-1 предусмотрено наличие устройства защитного отключения - УЗО, назначение которого наглядно продемонстрировать зависимость времени отключения повреждённой установки (при замыкании фазы на корпус) от величины тока замыкания.

При всех измерениях УЗО должно быть зашунтировано с помощью тумблера В5 – «Вкл.». С помощью переключателя П1 имитируется замыкание фазы «С» на корпус ЭУ-1 при различных сопротивлениях замыкания, с помощью переключателя П4 - замыкание фазы «А» на землю.

Тумблер В1 - включение сети;

В3 - разрыв нулевого рабочего провода;

В4 имитирует заземление нейтрали;

В6 - прикосновение человека к корпусу ЭУ-1;

В7 - заземление корпуса ЭУ-1;

В8 - зануление установки ЭУ-1;

В9 - разрыв нулевого защитного провода;

В10 - зануление корпуса ЭУ-2;

В11 - заземление корпуса ЭУ-2;

В12 - замыкание фазы на корпус ЭУ-2;

В13 - повторное заземление нулевого защитного провода;

- П2 – подключение корпуса ЭУ-2 к нулевому защитному проводу;

- П3 – подключение корпуса ЭУ-2 к нулевому рабочему проводу.

A

B

ЭУ-2

Rh

B9

rз2

B11

B6

rз1

B7

ro

B4

4к

10к

1к

500к

B8

B5

С

А

B

ЭУ–1

УЗО

А3

А2

А1

ПР1..3

B3

B1

ТР1

C

 

N(Op)

 

PE(Oз)

П2

П3

Электрическая схема лабораторной установки

П1

П4

B13

rn

r3

r2

r1

B10

B12

 

Порядок выполнения работы

 

Опыт №1. Назначение зануления.

Условия опыта.

Электроустановка ЭУ-2 в эксперименте не участвует, элементы схемы, не используемые в опыте, отключены.

В ЭУ-1 происходит нарушение изоляции, сопротивление замыкания на корпус изменяется с помощью переключателя П1 ступенями: 500кОм; 1кОм; 10Ом; 4Ом; 0Ом. На корпусе электроустановки ЭУ-1 появляется напряжение Uк1. Измерить напряжение прикосновения Uh. Тумблер В8 – включен. Результаты опыта занести в таблицу номер один.

 

Таблица 1

Условия опыта	R,Ом	Uк1, В	Uh, В
Нейтраль заземлена, корпус занулён	500*1000

 

Убедиться в наличии напряжения на корпусе электроустановки ЭУ-1 при выключенном тумблере В8.

 

Опыт №2. Влияние на условия безопасности заземления нейтрали сети и повторного заземления нулевого провода в случае пробоя изоляции в занулённой электроустановке.

Условия опыта:

Нейтраль заземлена, тумблер В4 включен. Сопротивление заземления нейтрали сети равно 4 Ома. Нулевой повторный провод повторно заземлён, тумблер В13 включён и В9 включен.

Результаты опыта занести в таблицу 2.

 

Таблица 2

Условия опыта	Сопротивление замыкания на ЭУ-1,Ом	Uк1,В
Нейтраль заземлена
Нейтраль заземлена, нулевой провод повторно заземлён

Результаты опыта два сравнить с результатами опыта один.

 

Опыт №3. Защитное действие заземления нейтрали.

 

Условия опыта:

От сети питаются две занулённые исправные электроустановки. Тумблер П1 поставлен в положение «1», тумблер В12 выключен. Происходит замыкание на землю провода сети – сопротивление изоляции фазы «А» меняется ступенями. Произвести необходимые измерения при изолированной (тумблер В4 выключен) и глухозаземлённой нейтрали (тумблер В4 включён). Элементы, не участвующие в опыте, выключены.

Результаты занести в таблицу 3.

 

 

Таблица3

Режим нейтрали	Rзм, кОм	Uк1, В	Uк2, В
изолирована	0,1
заземлена	0,1

Опыт 4. Защитное действие повторного заземления нулевого защитного провода.

Условия опыта.

От сети питаются две занулённые электроустановки ЭУ-1 и ЭУ- 2. Нейтраль сети заземлена. Сопротивление изоляции фаз относительно земли достаточно большое – R1 = R2 = R3 = 500кОм.

Происходит обрыв нулевого провода на участке между электроустановками (В9 – «Выкл.») и замыкание фазы на корпус электроустановки ЭУ-2 (В12 – «Вкл.»).

Исследовать условия безопасности при отсутствии и наличии повторного заземления нулевого провода.

Результаты измерений свести в таблицу и проанализировать.

Обратить внимание на возможность обнаружения неисправной электроустановки и возможность быстрого отключения её. В выводах отразить назначение повторного заземления нулевого защитного провода, а так же возможность установить в него устройства, которые могут нарушить его целостность (предохранители, рубильники и т.д.). Полученные результаты занести в таблицу 4.

Начертить принципиальную схему зануления с повторным заземлением нулевого защитного провода.

 

Таблица 4

Повторное заземление	Uк1,В	Uк2,В
Отсутствует
Подключено

 

Опыт5. Заземление оборудования при питании от сети с нулевым проводом.

Условия опыта.

От четырёхпроводной сети питаются две установки. Сеть исправна, установка ЭУ-1 занулена. Исследовать условия безопасности при замыкании фазы на корпус ЭУ-2 в случаях:

- установка ЭУ-2 занулена, но не заземлена;

- установка ЭУ-2 заземлена, но не занулена;

- установка ЭУ-2 занулена и заземлена.

Результаты свести в таблицу5.

Сделать выводы о последовательности подключения заземления и зануления и о возможности использования только одного из них.

Таблица 5

Состояние корпуса ЭУ-2	Uк2,В
заземлён
занулён
заземлён и занулён

 

Приложение

 

При защитном занулении корпус электрооборудования преднамеренно соединяют с помощью нулевого защитного проводника с заземленной нейтралью сети. При пробое фазы на корпус возникает режим короткого замыкания, и поврежденная установка от сети отключается с помощью плавкого предохранителя или автоматического выключателя. Однако до момента аварийного отключения на корпусе оборудования может существовать высокое напряжение, опасное для жизни, поэтому защита в таких сетях должна срабатывать быстро, а ток короткого замыкания должен превышать в три раза ток, на который рассчитана плавкая вставка (рисунок 1).

Так как в жилых помещениях применяются однофазные сети с заземленной нейтралью, то бытовое электрооборудование в помещениях с повышенной относительной влажностью (ванные комнаты, кухни и т.п.) должны зануляться.

В нулевом защитном проводнике не допускается установка предохранителей, выключателей и других устройств, могущих нарушить его целостность. При занулении оборудования применяют повторное заземление нулевого защитного провода с целью обеспечения безопасности при случайном обрыве нулевого защитного провода. При напряжении в сети 380/220 В. R_nовт меньше или равно 30 Ом.

 

1 - корпус электроустановки;

2 - плавкие предохранители;

R₀ - сопротивление заземления нейтрали источника тока;

R_nовт - сопротивление повторного заземления нулевого защитного провода;

I_к - ток однофазного короткого замыкания.

 

Рисунок 1 - Принципиальная схема зануления с повторным заземлением нулевого защитного провода

 

Назначение повторного заземления нулевого защитного провода – уменьшение опасности поражения людей током, возникающим при обрыве нулевого защитного провода и замыкании фазы на корпус за местом обрыва.

При случайном обрыве нулевого защитного провода и замыкания фазы на корпус (за местом обрыва) отсутствие повторного заземления приведет к тому, что напряжение относительно земли «оборванного» участка нулевого защитного провода и всех, присоединенных к нему корпусов окажется равным фазному напряжению сети U_ф (рисунок 2).

 

 

Рисунок 2 Обрыв нулевого защитного провода без его повторного заземления

 

Если же нулевой защитный провод будет иметь повторное заземление, то при его обрыве сохранится цепь тока I_з через землю, благодаря чему напряжение зануленных корпусов относительно земли, находящихся за местом обрыва, снизится до значения:

 

U_к= I_зR_повт = U_ф , (1)

 

где I_з - ток, проходящий через землю, [ А ].

R_повт – сопротивление повторного заземления нулевого защитного провода, [ Ом ].

Корпуса, присоединенные к нулевому защитному проводу до места обрыва, также окажутся под напряжением относительно земли, которое будет равно:

 

U_о= I_зR₀ = U_ф (2)

 

Сумма этих напряжений равна фазному напряжению.

 

U_к+U₀=U_ф (3)

 

Если R₀ = R_п, то корпуса, присоединенные к нулевому защитному проводу, как до, так и после обрыва, будут иметь одинаковое напряжение

 

U_к=U₀=0,5 U_{ф . (4)}

 

Следовательно, повторное заземление значительно уменьшает опасность поражения током, но не может обеспечить тех условий безопасности, которые существовали до обрыва нулевого защитного провода (рисунок 3).

 

 

Рисунок 3 - Случай замыкания фазы на корпус при обрыве нулевого защитного провода в сети с повторным заземлением нулевого защитного провода

 

При случайном замыкании фазы на землю в четырёх проводной сети с изолированной нейтралью (рисунок 4а), между нулевым защитным проводом, и, следовательно, между каждым занулённым корпусом и землёй возникает напряжение близкое по значению к фазному.

В четырёх проводной сети с заземлённой нейтралью (рисунок 4б) фазное напряжение распределяется пропорционально сопротивлениям R_зм - сопротивление замыкания фазы на землю и R₀ - сопротивление заземления нейтрали, благодаря чему напряжение между занулённым оборудованием и землёй резко снизится и будет равно:

U_ф R₀

U_к = I_зR₀ =, (5)

R₀ + R_зм

 

где I_з - ток, замыкания фазы на землю

 

с изолированной нейтралью

 

заземлённой нейтралью

 

Рисунок 4 - Случай замыкания фазы на землю в трёхфазной четырёх проводной сети до 1000 В с изолированной нейтралью (а) и с заземлённой нейтралью (б)

Контрольные вопросы

 

1. Назначение нулевого защитного провода.

2. Назначение заземления нейтрали.

3. Принцип действия защитного зануления.

4. Назначение повторного заземления нулевого защитного провода.

5 Можно ли нулевой рабочий провод использовать в качестве нулевого защитного.

6. Величина сопротивления тела человека, принятая для расчетов в технике безопасности?

7. Можно ли заземлить зануленную установку?

8. Назначение присоединения корпусов электроустановки к защитному проводу.

9. Корпуса каких электроустановок подлежат занулению?

10.Какой величины ток промышленной частоты является опасным для жизни человека?

11. Почему 4-х проводная сеть с изолированной нетралью не находит широкого применения?

 

Список литературы

 

1. Правила устройства электроустановок. Приказ Минэнэрго РФ от 08.07.02 № 204.

2. ПОТ Р М – 016 – 2001 РД 153 – 34.0 – 03.150 – 00 МП по ОТ (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок. Постановление Минтруда РФ от 05.01.01 №3 в редакции изменений и дополнений, утверждённых Постановлением Минтруда РФ от 18.02.03.

3. Девисилов В.А., Охрана труда. – М.; Форум-инфра – М, 2003.

4. Долин П.А. Основы техники безопасности в электрических установках. – М., «Энергия», 1992.