Время безопасного пребывания людей в зоне ик излучения

Плотность потока ИК излучения, Вт/м^2	До 350
Время пребывания, мин	Не ограничено					4,5

 

Безопасное расстояние определяется по формуле (2) в зависимости от длительности пребывания в рабочей зоне и допустимой плотности ИК излучения.

Мощность ИК излучения можно уменьшить путем конструкторских и технологических решений (замена режима и способа нагрева изделий и др.), а также покрытием нагревающихся поверхностей теплоизолирующими материалами.

Одним из наиболее распространенных видов защиты от ИК излучения является экранирование излучающих поверхностей. Различают экраны трех типов: непрозрачные, прозрачные и полупрозрачные.

В непрозрачных экранах энергия электромагнитных колебаний, взаимодействуя с веществом экрана, превращается в тепловую. При этом экран нагревается и, как всякое нагретое тело, становится источником теплового излучения. Излучение противолежащей источнику поверхностью экрана условно рассматривается как пропущенное излучение источника. К непрозрачным экранам относятся: металлические, альфолевые (из алюминиевой фольги), пористые (пенобетон, пеностекло, керамзит, пемза), асбестовые и другие.

В прозрачных экранах излучение распространяется внутри них по законам геометрической оптики, что и обеспечивает видимость через экран. Эти экраны изготавливают из различных стекол, применяют также пленочные водяные завесы (свободные и стекающие по стеклу).

Полупрозрачные экраны объединяют свойства прозрачных и непрозрачных экранов. К ним относятся металлические сетки, цепные завесы, экраны из стекла, армированного металлической сеткой.

По принципу действия экраны подразделяются на теплоотражающие, теплопоглощающие и теплоотводящие. Это деление достаточно условно, так как каждый экран обладает способностью отражать, поглощать и отводить тепло. Отнесение экрана к той или иной группе определяется тем, какая его способность выражена сильнее.

Теплоотражающие экраны имеют низкую степень черноты поверхностей, вследствие чего значительную часть падающей на них лучистой энергии они отражают в обратном направлении. В качестве теплоотражающих материалов используют альфоль, листовой алюминий, оцинкованную сталь.

Теплопоглощающими называют экраны, выполненные из материалов с высоким термическим сопротивлением (малым коэффициентом теплопроводности). В качестве теплопоглощающих материалов используют огнеупорный и теплоизоляционный кирпич, асбест, шлаковату.

Как теплоотводящие экраны наиболее широко применяются водяные завесы, свободно падающие в виде пленки, либо орошающие другую экранирующую поверхность (например, металлическую), либо заключенные в специальный кожух из стекла или металла.

Эффективность защиты от теплового излучения с помощью экранов Э определяется по формулам

Э = (q – q _з) / q, (3)

Э = (t – t _з) / t, (4)

где q - плотность потока ИК излучения без применения защиты, Вт/м²; q _з - плотность потока ИК излучения с применением защиты, Вт/м²;
t - температура ИК излучения без применения защиты, ºС; t _з - температура ИК излучения с применением защиты, ºС.

Поток воздуха, направленный непосредственно на работающего, позволяет увеличить отвод тепла от его тела в окружающую среду. Выбор скорости потока воздуха зависит от тяжести выполняемой работы и интенсивности ИК излучения, но она не должна превышать 5 м/с, так как в этом случае у работающего возникают неприятные ощущения (например, шум в ушах). Эффективность воздушных душей возрастает при охлаждении направляемого на рабочее место воздуха или при подмешивании к нему мелко распыленной воды (водовоздушный душ).

В качестве индивидуальных средств защиты применяется спецодежда из хлопчатобумажной и шерстяной тканей, из тканей с металлическим покрытием (отражающих до 90% ИК излучения). Для защиты глаз предназначены очки, щиты со специальными стеклами - светофильтрами желто-зеленого или синего цвета.

Лечебно-профилактические мероприятия предусматривают организацию рационального режима труда и отдыха. Длительность перерывов в работе и их частота определяются интенсивностью ИК излучения и тяжестью работы. Наряду с периодическими проверками проводятся медосмотры с целью профилактики профессиональных заболеваний.

В лабораторной работе в качестве источника ИК излучения применяется бытовой электрокамин 2 (см. рисунок). Пылесос 7 служит для создания вытяжной вентиляции, воздушного душа или воздушной завесы. Стойка 4 может вручную перемещаться по столу вдоль линейки 6, которая предназначена для измерения расстояния от источника ИК излучения до измерительной головки измерителя плотности теплового потока ИПП-2М 5.

 

Схема лабораторного стенда: 1 - стол; 2 - электрокамин ЭКПС-1,0/220; 3 - стойка для размещения сменных экранов; 4 - стойка для установки измерительной головки; 5 - измеритель плотности теплового потока ИПП-2М; 6 - линейка; 7 - пылесос “Тайфун 1200”.

 

Методика выполнения работы

1. Подключить источник ИК излучения к розетке. Включить источник ИК излучения (верхнюю часть) и измеритель плотности теплового потока ИПП-2М.

2. Установить головку измерителя плотности теплового потока на расстоянии 100 мм от источника ИК излучения и определить плотность теплового потока (среднее значение трех - четырех замеров).

3. Вручную переместить штатив вдоль линейки, устанавливая головку измерителя на расстояниях, от источника излучения указанных в форме табл.2 и повторить измерения. Данные замеров занести в форму табл.2.

4. Построить график зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния.

5. Повторить измерения по пп. 1 - 3 с различными защитными экранами (теплоотражающим алюминиевым, теплопоглощающим тканевым, металлическим с зачерненной поверхностью, смешанным кольчуга). Данные замеров занести в форму табл.2. Построить графики зависимости плотности потока ИК излучения от расстояния для каждого экрана.

Форма таблицы 2

Результаты экспериментов

Вид тепловой защиты	Расстояние от источника r, см	Плотность потока ИК излучения q, Вт/м^2
q 1	q 2	q 3	q 4	q ср

6. Оценить эффективность защитного действия экранов по формуле (3).

7. Установить защитный экран (по указанию преподавателя), разместить на нем широкую щетку пылесоса. Включить пылесос в режим отбора воздуха, имитируя устройство вытяжной вентиляции, и спустя 2 - 3 минуты (после установления теплового режима экрана) определить интенсивность теплового излучения на тех же расстояниях, что и в п. 3. Оценить эффективность комбинированной тепловой защиты по формуле (3).

8. Зависимость интенсивности теплового излучения от расстояния для заданного экрана в режиме “вытяжной вентиляции” нанести на общий график (см. п. 5)

9. Определить эффективность защиты, измеряя температуру для заданного экрана с использованием “вытяжной вентиляции” и без нее по формуле (4).

10. Построить графики эффективности защиты “вытяжной вентиляции” и без нее.

11. Перевести пылесос в режим “воздуходувки” и включить его. Направляя поток воздуха на поверхность заданного защитного экрана (режим “душирования”), повторить измерение в соответствии с пп. 7 - 10. Сравнить результаты измерений пп. 7 - 10.

12. Закрепить шланг пылесоса на одной из стоек и включить пылесос в режиме “воздуходувки”, направив поток воздуха почти перпендикулярно тепловому потоку (немного навстречу) - имитация “воздушной завесы”. С помощью измерителя ИПП-2М измерить температуру ИК излучения без “воздуходувки” и с ней.

13. Построить графики эффективности защиты “воздуходувки” по формуле (4).

14. Преобразовать формулу (2) с целью определения температуры T для одного из вариантов (по указанию преподавателя) и вычислить по формуле (1) длину волны l. Указать в отчете, как эта длина волны влияет на организм человека.

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1) название и цель работы;

2) схему лабораторного стенда;

3) результаты измерений и графики;

4) выводы по работе.

Контрольные вопросы

1. Рассказать о влиянии инфракрасного излучения на организм человека.

2. Рассказать о влиянии на человека теплового облучения от нагретых поверхностей технологического оборудования.

3. Перечислить основные виды защиты от инфракрасного излучения.

4. Дать классификацию экранов по принципу действия. Привести примеры.

5. Перечислить индивидуальные средства защиты от инфракрасного излучения.

Литература

1. ГОСТ 12.1.005-88. ССБТ. Воздух рабочей зоны. Общие санитарно-гигиенические требования.

2. ГОСТ 12.4.123-83. ССБТ. Средства защиты от инфракрасного излучения. Классификация. Общие технические требования.

Лабораторная работа № 7

Исследование вибрации

Цель работы: изучение методов измерения вибрации и оценка эффективности средств виброзащиты.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы

1. Стенд вибрационный.

2. Генератор низкочастотных сигналов.

3. Измеритель шума и вибрации ВШВ-003-М3.

4. Датчик измерения вибрации ДН-4.

5. Виброзащитные устройства.

Теоретические сведения

Под вибрацией понимают механические колебания элементов машин. Вибрация возникает при вращении неуравновешенных деталей машин или под воздействием динамических нагрузок, возникающих при соударении отдельных элементов механизмов.

По способу передачи на человека различают общую и локальную вибрации. Общая вибрация передается через опорные поверхности на тело сидящего или стоящего человека. Локальная вибрация передается через руки человека. Направления вибрации указывают в ортогональной системе координат. Для общей вибрации ось Z перпендикулярна опорной поверхности, ось X горизонтальна от спины к груди, ось Y горизонтальна от правого плеча к левому.

При превышении допустимых уровней вибрация оказывает неблагоприятное воздействие на организм человека и вызывает со временем возникновение вибрационной болезни. Люди, подвергающиеся воздействию вибрации, чаще болеют сердечно-сосудистыми и нервными заболеваниями.

Характеристиками вибрационной нагрузки на оператора являются:

· виброускорение (виброскорость);

· диапазон частот;

· время воздействия вибрации.

Если амплитуда колебаний с частотой f Гц равна А метров, то виброскорость v = А ×(2p f) м/с, а виброускорение а = А ×(2p f)² м/с² На практике используют логарифмические уровни виброскорости L_v и виброускорения L_a.

L_v = 20lg (v / 5×10^–8) [дБ]; L_a = 20lg (a / 5×10^–6) [дБ]; (1)

Величина вибрации нормируется в октавных полосах со среднегеометрическими частотами:

для локальной вибрации: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000 Гц;

для общей вибрации: 2; 4; 8; 16; 31,5; 63 Гц.

Время воздействия вибрации измеряется в минутах или часах непрерывного или накопленного суммарного воздействия. Для обеспечения вибрационной безопасности труда необходимо, чтобы интенсивность вибрации на рабочих местах не превышала нормативных значений. В табл.1 приведены некоторые гигиенические нормы вибрации в соответствии с ГОСТ 12.1.012-90.

Таблица 1

Некоторые гигиенические нормы вибрации по ГОСТ 12.1.01-90

Вибрации	Допустимый уровень виброскорости, дБ, в октавных полосах со среднегеометрическими частотами, Гц
				31,5
Транспортно-технологическая
Технологическая
В производственных помещениях, где нет машин, генерирующих вибрацию
В служебных помещениях, конструкторских бюро, лабораториях

Для уменьшения вибрации необходимо снижать динамические нагрузки и балансировать детали машин, использовать устройства виброизоляции и динамического виброгашения.

Эффективность виброзащиты оценивается для каждой октавной полосы частот коэффициентом передачи вибрации (КП), который численно равен отношению амплитуды колебания объекта к амплитуде вибрирующего основания. КП зависит от конструкции и характеристик виброзащитного устройства. Обычно устройство состоит из упругих элементов (плоских или винтовых пружин) и демпферов - поглотителей энергии (жидкостных, пневматических, с сухим внешним трением или внутренним трением).

При аналитических исследованиях устройство рассматривают в виде модели, показанной на рис.1,

где m - масса защищаемого объекта, k - жесткость упругого элемента (Н/м), D - характеристика демпфера (Н×с/м), А - амплитуда колебания основания, А _з - амплитуда колебания объекта.

 

Решение дифференциального уравнения движения массы показывает, что КП зависит от собственной частоты системы f ₀, определяемой по формуле (2) и величины демпфирования:

(2)

Графики зависимости коэффициента передачи вибрации от отношения f / f ₀ при различных уровнях демпфирования показаны на рис.2. Из графиков видно, что в дорезонансной и резонансной областях эффекта виброзащиты нет, амплитуда колебания объекта превышает амплитуду колебания основания. Демпфирование ограничивает величину вибрации, блокируя резонансные явления. В зарезонансной области наблюдается эффект виброзащиты, при этом с увеличением величины демпфирования амплитуда колебания объекта растет.

Лабораторный стенд для исследования вибрации включает регулируемый источник вибрации (вибростенд), установленный на подставке. На столе вибростенда закрепляются объекты испытаний и датчик измерения вибрации типа ДН-4. На лабораторном столе размещаются генератор низкочастотных сигналов, позволяющий изменять частоту и амплитуду колебаний вибростенда, и измеритель шума и вибрации типа ВШВ-003-М3, позволяющий измерять параметры вибрации (амплитудное значение ускорения или скорости механических колебаний объекта испытаний).

Принципиальная схема вибростенда показана на рис.3. Вибростенд имеет электродинамическую систему возбуждения колебаний. Он состоит из защитного разъемного кожуха 1, в котором установлен магнитопроводящий корпус 3. Постоянный магнит 5 прикреплен к дну корпуса 3 и входит в цилиндрическое отверстие вибростола 7, закрепленного с помощью листовых пружин 9 на горизонтальной пластине 2, установленной на корпусе 3. Катушка возбуждения 6 намотана вокруг сердечника вибростола 7. Защитная резиновая прокладка 8 закреплена на верхней части кожуха 1. Защитный кожух 1 прикреплен с помощью шпилек к основанию 4 и имеет возможность вращения вокруг горизонтальной оси. На стол вибростенда закрепляется объект, состоящий из пластины с датчиком вибрации ДН-4.

 

 

Кабель питания вибростенда вставляется в гнезда 6 генератора низкочастотных сигналов (рис.4). Для возбуждения колебаний вибростенда необходимо включить генератор (выключатель на задней крышке), дать ему прогреться в течение 10 минут, установить переключателем 1 требуемый диапазон частот («х1», «х10», «х100»), ручкой 2 плавно по индикатору 3 установить требуемую частоту колебаний стола. Значение амплитуды колебаний задается рукояткой 5 под контролем преподавателя. Внимание! При возникновении перегрузки загорается светодиод “Перегрузка” 4. В этом случае необходимо выключить генератор и повторно включить его после того, как светодиод погаснет.

 

Измерение виброскорости или виброускорения объекта производится измерителем шума и вибрации ВШВ-003-М3. Лицевая панель прибора показана на рис.5. Сигнал подается с датчика ДН-4 экранированным кабелем на гнездо 13. На лицевую панель измерителя выведены следующие органы управления, регулирования и индикации:

· переключатель 6 “РОД РАБОТЫ” с положениями:

- “ 0 ” - для включения измерителя,

- “ ” - для контроля состояния батарей,

- “ > ” - для включения измерителя в режим калибровки,

- “ F ”, “ S ”, “10 S ” - для включения измерителя в режим измерения с постоянной времени (“ F ” - быстро, “ S ” - медленно, “10 S ” - очень медленно);

· показывающий прибор 1 для контроля напряжения питания и отсчета измеряемой величины, при работе с преобразователем ДН-4 результаты измерения необходимо помножить на 10;

· переключатели 3 “ДЛТ1” и 5 “ДЛТ2” для выбора пределов измерения параметров вибрации, выбранный диапазон указывают двенадцать единичных индикаторов 2;

· индикатор перегрузки измерительного тракта “ПРГ” 4;

· кнопка “ а, V ” 11 для включения измерителя в режим измерения виброскорости;

· переключатель “ФЛТ” 7, позволяющий включать различные фильтры с положениями: 1, 10, ЛИН, А, В, С, ОКТ;

· переключатель “ФЛТ ОКТ” 9 для включения одного из четырнадцати октавных фильтров со средними геометрическими частотами 1 Гц…..8 кГц;

· кнопка “СВ, ДИФ” 8 для измерения в режиме свободного или диффузного поля;

· гнездо “50 mпV ” 12 для выхода калибровочного генератора.

Методика выполнения работы

1. Закрепить на столе вибростенда объект - пластину с вибродатчиком.

2. Включить генератор, установить частоту колебаний 2 Гц, амплитуду колебаний - по указанию преподавателя.

3. Измерить виброскорость и виброускорение объекта, результаты занести в форму табл.2.

Форма таблицы 2

Результаты экспериментов

Частота, Гц	Без защиты	С виброзащитой	КП
А, м/с^2	v, м/с	а, м/с^2	v, м/с	Lv, дБ
………..

4. Не изменяя положение рукоятки “Амплитуда”, повторить действия п п. 2 и 3 для частот 4, 8, 16, 31,5, 63 Гц. Выключить генератор.

5. Снять со стола вибростенда объект, закрепить на столе виброизолирующий модуль, указанный преподавателем, а на нем объект.

6. Повторить пп. 2, 3, 4.

7. Вычислить по формуле (1) логарифмические уровни виброскорости объекта для каждой частоты, результаты занести в форму табл.2.

8. Вычислить значение КП данного виброзащитного модуля для каждой частоты, результаты занести в форму табл.2.

9. По данным табл.2 построить графики виброскорости, виброускорения и КП в зависимости от частоты колебаний вибростенда. Объяснить полученные зависимости.

10. По данным табл.1 и 2 дать заключение о возможности работы человека на виброзащищенной платформе.

 

Требования к отчету

Отчет должен содержать:

1) название и цель работы;

2) эскиз исследуемого виброзащитного модуля и его качественные характеристики;

3) таблицу с результатами эксперимента;

4) графики полученных результатов;

5) анализ результатов эксперимента;

6) заключение о возможности работы оператора на виброзащищенной платформе и предложения по совершенствованию виброзащиты;

 

Контрольные вопросы

1. Параметры, характеризующие вибрацию.

2. Воздействие вибрации на органы человека.

3. Принципы нормирования вибрации.

4. Основные методы борьбы с вибрацией.

5. Принцип работы вибростенда.

6. Принцип работы датчика вибрации.

7. Причины изменения эффективности виброзащиты с изменением частоты колебаний основания.

Литература

1. Безопасность жизнедеятельности. Учебник для вузов / С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др. Под ред. С.В. Белова. - М.: Высшая школа, 1999. - 448 с.

2. ГОСТ 12.1.012-90. ССБТ. Вибрационная безопасность. Общие требования.

3. Средства защиты в машиностроении: Расчет и проектирование: Справ. / Под ред. С.В. Белова. - М.: Машиностроение, 1989. - 365 с.

Лабораторная работа № 8

Анализ электробезопасности

Цель работы: анализ опасности прямого прикосновения человека к фазным проводам трехфазных электрических сетей переменного тока напряжением до 1 кВ; определение влияния активного сопротивления изоляции, емкости фазных проводов относительно земли на опасность поражения человека электрическим током при нормальном и аварийном режимах работы двух типов трехфазной сети.

Продолжительность работы - 2 часа.

Оборудование и приборы

Лабораторная работа проводится на стенде, который позволяет моделировать:

1) трехфазый источник питания сети;

2) трехфазный потребитель электроэнергии, подключенный к сети с использованием устройства защитного отключения (УЗО), реагирующего на дифференциальный (остаточный) ток;

3) два типа сети: трехфазную трехпроводную с изолированной нейтралью и трехфазную четырехпроводную с заземленной нейтралью.

Теоретические сведения

Как известно из курса электротехники, при соединении фаз обмоток электрического генератора в звезду их концы соединяются в общую точку, называемую нейтральной точкой (или нейтралью)генератора.

Соответственно общая точка соединения концов фаз обмоток приемника электрической энергии называется нейтральной точкой приемника.

Проводники, соединяющие начало фаз генератора и приемника, называются линейными; проводник, соединяющий нейтральную точку генератора и приемника, называется нейтральным.

Напряжение между началом и концом каждой фазы генератора называется фазным напряжением, а напряжение между началами фаз - линейным.

Электрическая сеть, состоящая из трех фазных и одного нейтрального проводника, называется четырехпроводной.

При соединении в звезду симметричной нагрузки токи в фазах будут одинаковыми по величине. Угол сдвига фазовых токов по отношению к соответствующим напряжениям будет один и тот же. В этом случае ток в нейтральном проводнике отсутствует, и необходимость в нем отпадает.

Трехфазную сеть без нейтрального проводника называют трехпроводной.

Поражение человека электрическим током наступает при замыкании электрической цепи через тело человека. Это происходит в случае прикосновения человека не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми имеется некоторое напряжение. Включение человека в цепь может произойти по нескольким схемам: между фазным проводником и землей - однофазное включение и между двумя фазными проводниками - двухфазное включение.

Ток, проходящий через человека, попавшего под напряжение, помимо таких факторов, как параметры сети, сопротивление тела человека и т.д., зависит от режима нейтрали, которая может быть глухозаземленной или изолированной.

При глухозаземленной нейтрали средняя точка обмотки генератора присоединяется к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

При изолированной нейтрали средняя точка обмотки генератора не имеет электрической связи с заземляющим устройством или присоединяется к нему через аппараты с большим сопротивлением (трансформаторы напряжения, компенсаторы емкостного тока и др.).

Однофазное включение - это непосредственное соприкосновение человека с частями электрооборудования или установки, находящимися под напряжением. При этом степень опасности поражения электрическим током будет различной в зависимости от того, имеет электрическая сеть заземленную или изолированную нейтраль, а также в зависимости от качества изоляции проводов сети, ее протяженности, режима работы и ряда других факторов.

При однофазном включении в сеть с заземленной нейтралью человек попадает под фазное напряжение и подвергается воздействию тока, величина которого определяется величиной фазного напряжения установки и сопротивления тела человека. Дополнительное защитное действие оказывают изоляция пола, на котором стоит человек, и сопротивление обуви (рис.1).

Таким образом, в четырехпроводной трехфазной сети с заземленной нейтралью цепь тока I _ч, проходящего через человека, включает сопротивление его тела, а также сопротивления пола, обуви и заземления нейтрали источника тока. При этом величина тока I определяется по выражению

, (1)

где U _ф - фазное напряжение; R _ч - сопротивление тела человека; R _п -сопротивление пола, на котором находится человек; R _об - сопротивление обуви человека; R ₀ - сопротивление заземления нейтрали.

 

При прикосновении к одной из фаз сети с заземленной нейтралью при одновременном замыкании другой фазы на землю (рис.2) напряжение замкнувшейся фазы A распределяется пропорционально сопротивлению R ₀ и сопротивлению земли в месте замыкания R _зм. В этом случае человек оказывается под напряжением выше фазного, равном

(2)

где U ₀ - напряжение нулевой точки трансформатора, определяемое повыражению

(3)

При однофазном включении (при прикосновении к одной из фаз (рис.3) в сеть с изолированной нейтралью создается цепь тока через тело человека и изоляцию проводов двух других фаз. В этом случае ток через человека определяется по выражению

(4)

где R = R_A = R_B = R_C - сопротивление изоляции фаз относительно земли.

Таким образом, при прикосновении к одной из фаз трехфазной сети с изолированной нейтралью человек находится под защитой изоляции R других фаз относительно земли.

В случае прикосновения к одной из фаз при наличии замыкания на землю любой другой фазы ток, протекающий через человека, равен

(5)

где U _л - линейное напряжение.

Таким образом, изоляция фаз теряет свое защитное свойство, и человек оказывается под линейным напряжением.

Однополюсное прикосновение к трехфазной сети
с большой емкостью

При обслуживании трехфазной сети с изолированной нейтралью опасным является однофазное прикосновение даже при наличии очень большого сопротивления изоляции, но при значительной емкости фаз относительно земли. Величина емкости зависит главным образом от конструкции сети (кабельная или воздушная) и ее протяженности.

Если допустить, что равномерно распределенные емкости фаз относительно земли сосредоточены в одном месте и равны между собой (С_A = С_B = С_C = С), а сопротивление изоляции R равно бесконечности, то при однополюсном прикосновении ток, проходящий через тело человека, определяется по выражению

(6)

где w = 2p f - угловая частота переменного тока, f - частота переменного тока (50 Гц); С - емкость фазы относительно земли.

Если учесть сопротивление изоляции проводов, то при R_А = R_В =
= R_С = R величина тока через тело человека определяется по выражению

(7)

В электрических сетях с большой емкостью этот ток может оказаться опасным для жизни. Поэтому к сетям с изолированной нейтралью, обладающим большой емкостью, необходимо предъявлять повышенные требования к защите персонала при их обслуживании.

Выбор режима нейтрали

Анализ случаев прикосновения к трехфазным сетям показывает, что степень опасности прикосновения к одной фазе сети напряжением до 1000 В во многом определяется режимом нейтрали.

При равенстве сопротивлений изоляции всех фаз ток, проходящий через тело человека, в сети с изолированной нейтралью всегда меньше, чем в сети с заземленной нейтралью. В общем случае, когда сопротивления изоляции всех фаз не равны между собой, напряжение, под которое попадает человек в сети с изолированной нейтралью, зависит от соотношения результирующего сопротивления тела человека и изоляции фазы, которой он касается, а также от сопротивления двух других фаз. При этом ток, протекающий через тело человека, может оказаться больше, чем в сети с заземленной нейтралью, где сопротивление изоляции совершенно не имеет защитного значения.

В предельном случае, когда человек касается фазы при одновременном замыкании какой-либо другой фазы на землю, протекающий через него ток в сети с изолированной нейтралью больше в 1,75 раз, чем в сети с заземленной нейтралью, если пренебречь переходным сопротивлением в точке замыкания на землю.

Исходя из этих соображений, решается вопрос о режиме нейтрали в трех фазной сети с напряжением до 1000 В. На предприятиях, где осуществляется постоянный контроль за электрооборудованием и обеспечены высокий уровень сопротивления изоляции и немедленное устранение возможных замыканий на землю, целесообразно иметь трехфазную сеть с изолированной нейтралью.

В тех случаях, когда возможны понижения сопротивлений изоляции отдельных фаз или частые замыкания на землю и отсутствует постоянный контроль за сопротивлением изоляции, целесообразно иметь трехфазную сеть с заземленной нейтралью.

Лабораторный стенд подключается к реальной четырехпроводной сети трехфазного тока и включается автоматом S 2 при переводе переключателя в положение 1. При этом загораются индикаторы желтого, зеленого и красного цветов, расположенные рядом с фазными проводами А, В, С соответственно. Значения активных сопротивлений R_A, R_B, R_C, R_PEN (переключатели S 4, S 6, S 8, S 10) и емкостей C_A, C_B, C_C, C_PEN (переключатели S 5, S 7, S 9, S 11) фазных проводов А, В, С и нулевого (PEN) провода относительно земли могут изменяться в зависимости от лабораторного задания.

Переключатель S 3 предназначен для подключения к стенду PEN -провода.

Переключатель S 1служит для изменения режима нейтрали исследуемой сети: левое положение - изолированная нейтраль, правое - заземленная нейтраль. Значение сопротивления заземления нейтрали, установленное на стенде равно 4 Ом.

Переключатели S 12, S 14 предназначены для моделирования аварийных режимов работы исследуемой сети. Положение “0” переключателя S 12соответствует нормальному режиму работы сети. Положении “ А ”,“ В ”,“ С ” переключателя S 12 соответствуют замыканию фазных проводов А, В, С на землю, при этом сопротивление растеканию тока в месте замыкания на землю R _зм может иметь различные значения. Изменяя положение переключателя S 14 можно задать следующие значения сопротивления R _зм: 10, 100, 1000 Ом.

Сопротивление тела человека в схеме стенда имитируется переменным сопротивлением R_h, величина которого может плавно изменяться в пределах от 0 до 100 кОм. Значение сопротивления тела человека может быть задано дискретно (1, 5, 10 кОм) с помощью переключателя S 13при нулевом значении переменного резистора. Стенд позволяет моделировать подключение человека к каждому фазному проводу сети или к проводу сети на стороне потребителя электроэнергии, подключенного к сети через устройство защитного отключения (УЗО) посредством переключателя S 15. Положение “0” переключателя S 15 означает что, человек не касается фазного провода сети. Положения “ А ”,“ В ”,“ С ”, “ PEN ” переключателя S 15имитируют касание человеком соответственно фазных проводов А, В, С или PEN. Положение “УЗО” переключателя S 15 соответствует касанию человека фазного провода на стороне трехфазного потребителя электроэнергии при нажатой кнопке S 16.

Трехфазный потребитель электроэнергии показан на лицевой панели стенда в виде корпуса, подключенного к сети с помощью УЗО, которое реагирует на дифференциальный (остаточный) ток.

Корпус трехфазного потребителя может быть занулен с помощью переключателя S 18(правое положение). Нажатием кнопки S 17 моделируется замыкание фазного провода на корпус потребителя электроэнергии, при этом на корпусе загорается индикатор красного цвета.

На лицевой панели УЗО расположена кнопка “ПУСК”, при нажатии которой трехфазный потребитель электроэнергии подключается к сети, при этом загорается индикатор красного цвета. Кнопка “Стоп” отключает трехфазный потребитель электроэнергии от сети; кнопкой “Контроль” осуществляется оперативный контроль работоспособности УЗО.

Значения активных сопротивлений изоляции и емкостей фазных проводов относительно земли в зоне защиты УЗО установлены на стенде изготовителем и не меняются в процессе выполнения работы.

Кроме того, в правой части стенда размещены следующие измерительные приборы:

Миллисекундомер, предназначенный для измерения времени срабатывания УЗО, срабатывает при нажатии кнопки S 16; кнопкой “Сброс” его показания обнуляются;

Амперметр, имеющий четыре предела измерений и предназначенный для измерения тока (мА) в цепи тела человека (положение “ I_h ” переключателя амперметра) и измерения тока в системе УЗО (положение “ I _уст” переключателя амперметра).

Вольтметр, предназначенный для измерения напряжения (В) фазных проводов А, В, С относительно земли; подклается к фазным проводам с помощью переключателей А, В, С.

Примечание. Поскольку стенд подсоединен к реальной сети трехфазного тока МИЭТ, то в момент проведения лабораторной работы возможна различная нагрузка на фазные провода и, как следствие, различное напряжение в фазных проводах А, В, С.

Методика выполнения работы

1. Сравнить опасность прямого прикосновения человека к проводам двух типов трехфазных сетей напряжением до 1 кВ: трехпроводной с изолированной нейтралью и четырехпроводной с заземленной нейтралью для двух режимов работы сетей - нормального и аварийного (при замыкании одного из фазных проводов на землю).

1.1. Трехфазная трехпроводная сети с изолированной нейтралью при нормальном режиме работы: