Напруга дотику держстандарт. Гранично допустимі значення струмів та напруг дотику. Електричний опір тіла людини

Для правильного проектування способів та засобів захисту людей від ураження електричним струмом необхідно знати допустимі рівні напруги дотику та значень струмів, що протікають через тіло людини.

Напругою дотику називається напруга між двома точками ланцюга струму, яких одночасно стосується людина. Гранично допустимі значення напруги дотику U ПД і струмів I ПД, що протікають через тіло людини шляхом "рука - рука" або "рука - ноги" при нормальному (неаварійному) режимі електроустановки, згідно з ГОСТ 12.1.038-82* наведені в табл. 1.

При аварійному режимі виробничих та побутових приладів та електроустановок напругою до 1000 В з будь-яким режимом нейтралі гранично допустимі значення U ПД та I ПД не повинні перевищувати значень, наведених у табл. 2. Аварійний режим означає, що електроустановка несправна, і можуть виникнути небезпечні ситуації, що призводять до електротравм.

При тривалості впливу більше 1 з величини U ПД і I ПД відповідають значенням, що відпускають, для змінного і умовно небольовим для постійного струмів.

Таблиця 1

Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів

у нормальному режимі роботи електроустановки

Примітка. Напруги дотику та струми для осіб, які виконують роботу в умовах високих температур (вище 25 С) та вологості (відносна вологість понад 75 %), повинні бути зменшені в 3 рази.

Таблиця 2

Гранично допустимі значення напруги дотику

та струмів в аварійному режимі роботи електроустановки

Тривалість дії електричного струму, з

Виробничі

електроустановки

Побутові прилади,

електроустановки

4. Електричний опір тіла людини

Значення струму через тіло людини сильно впливає на тяжкість електротравм. Натомість, сам струм відповідно до закону Ома визначається опором тіла людини і прикладеним щодо нього напругою, тобто. напругою дотику.

Провідність живих тканин обумовлена ​​як фізичними властивостями, а й найскладнішими біохімічними і біофізичними процесами, властивими лише живої матерії. Тому опір тіла людини є комплексною змінною величиною, що має нелінійну залежність від багатьох факторів, у тому числі стану шкіри, навколишнього середовища, центральної нервової системи, фізіологічних факторів. Насправді під опором тіла людини розуміють модуль його комплексного опору.

Електричний опір різних тканин та рідин тіла людини не однаково: шкіра, кістки, жирова тканина, сухожилля мають відносно великий опір, а м'язова тканина, кров, лімфа, нервові волокна, спинний та головний мозок – малий опір.

Опір тіла людини, тобто. опір між двома електродами, накладеними на поверхню тіла, переважно визначається опором шкіри. Шкіра складається з двох основних шарів: зовнішнього (епідерміс) та внутрішнього (дерма).

Епідерміс можна умовно уявити, що складається з рогового і росткового шарів. Роговий шар складається з мертвих ороговілих клітин, позбавлений кровоносних судин і нервів і тому є шаром неживої тканини. Товщина цього шару коливається не більше 0,05 – 0,2 мм. У сухому і незабрудненому стані роговий шар можна розглядати як пористий діелектрик, пронизаний безліччю проток сальних і потових залоз, що має великий питомий опір. Ростковий шар примикає до рогового шару і складається переважно з живих клітин. Електричний опір цього шару завдяки наявності в ньому клітин, що відмирають і знаходяться на стадії зроговіння, може в кілька разів перевищувати опір внутрішнього шару шкіри (дерми) і внутрішніх тканин організму, хоча в порівнянні з опором рогового шару воно невелике.

Дерма складається з волокон сполучної тканини, що утворюють густу, міцну, еластичну сітку. У цьому шарі знаходяться кровоносні та лімфатичні судини, нервові закінчення, коріння волосся, а також потові та сальні залози, вивідні протоки яких виходять на поверхню шкіри, пронизуючи епідерміс. Електричний опір дерми, що є живою тканиною, невеликий.

Повний опір тіла людини є сумою опорів тканин, розташованих на шляху протікання струму. Основним фізіологічним фактором, що визначає величину повного опору тіла людини, є стан шкірного покриву ланцюга струму. При сухій, чистій та непошкодженій шкірі опір тіла людини, виміряний при напрузі 15 - 20 В, коливається від одиниць до десятків ком. Якщо ділянці шкіри, де прикладаються електроди, зіскребти роговий шар, опір тіла впаде до 1 – 5 кОм, а при видаленні всього епідермісу – до 500 – 700 Ом. Якщо під електродами повністю видалити шкіру, буде виміряно опір внутрішніх тканин, що становить 300 – 500 Ом.

Для наближеного аналізу процесів протікання струму шляхом "рука – рука" через два однакових електрода може бути використаний спрощений варіант еквівалентної схеми ланцюга протікання електричного струму через тіло людини (рис. 1).

Мал. 1. Еквівалентна схема опору тіла людини

На рис. 1 позначено: 1 – електроди; 2 – епідерміс; 3 – внутрішні тканини та органи тіла людини, включаючи дерму; İ h – струм, що протікає через тіло людини; Ô h – напруга, прикладена до електродів; R Н – активний опір епідермісу; C Н – ємність умовного конденсатора, обкладками якого є електрод і тканини тіла людини, що добре проводять струм, розташовані під епідермісом, а діелектриком – сам епідерміс; R ВН – активний опір внутрішніх тканин, включаючи дерму.

Зі схеми рис. 1 слід, що комплексний опір тіла людини визначається співвідношенням

де Z Н = (jС Н) -1 = -jХ Н – комплексний опір ємності С Н;

Х Н - модуль Z Н; f, f – частота змінного струму.

Надалі під опором тіла людини маємо на увазі модуль її комплексного опору:

. (1)

На високих частотах (більше 50 кГц) Х Н =1/(C Н)<< R ВН, и сопротивления R Н оказываются практически закороченными ма­лыми сопротивлениями емкостей C Н. Поэтому на высоких частотах со­противление тела человека z h в приближенно равно сопротивлению его внутренних тканей: R ВН z h в. (2)

При постійному струмі в режимі ємнісні опори є нескінченно великими (при 
0 Х Н

). Тому опір тіла людини постійному струму

R h = 2R Н + R ВН. (3)

З виразів (2) та (3) можна визначити

R Н = (R h -z h)/2. (4)

На основі виразів (1) - (4) можна отримати формулу для обчислення величини ємності C н:

, (5)

де z hf - модуль комплексного опору тіла на частоті f;

C Н має розмірність мкФ; z hf , R h і R ВН - ком; f – кГц.

Вирази (2) – (5) дозволяють визначити параметри еквівалентної схеми (рис. 1) за результатами експериментальних вимірів.

Електричний опір тіла людини залежить від низки чинників. Ушкодження рогового шару шкіри можуть знизити опір тіла до величини його внутрішнього опору. Зволоження шкіри може знизити опір на 30 – 50 %. Волога, що потрапила на шкіру, розчиняє мінеральні речовини і жирні кислоти, що знаходяться на її поверхні, виведені з організму разом з потом і жировими виділеннями, стає більш електропровідною, покращує контакт між шкірою і електродами, проникає у вивідні протоки потових і жирових залоз. При тривалому зволоженні шкіри її зовнішній шар розпушується, насичується вологою і його опір може зменшитися ще більшою мірою.

При короткочасному впливі на людину теплового опромінення або підвищеної температури навколишнього середовища опір тіла людини зменшується за рахунок розширення рефлекторного кровоносних судин. При більш тривалому впливі настає потовиділення, у результаті опір шкіри зменшується.

Зі збільшенням площі електродів опір зовнішнього шару шкіри R Н зменшується, ємність Н збільшується, а опір тіла людини зменшується. При частотах понад 20 кгц зазначений вплив площі електродів практично втрачається.

Опір тіла людини залежить також і від місця застосування електродів, що пояснюється різною товщиною рогового шару шкіри, нерівномірним розподілом потових залоз на поверхні тіла, неоднаковим ступенем наповнення кров'ю судин шкіри.

Проходження струму через тіло людини супроводжується місцевим нагріванням шкіри та дратівливою дією, що викликає рефлекторне розширення судин шкіри і, відповідно, посилене постачання її кров'ю та підвищене потовиділення, що, у свою чергу, призводить до зниження опору шкіри в даному місці. При невеликих напругах (20 -30 В) за 1 - 2 хвилини опір шкіри під електродами може знизитися на 10 - 40% (в середньому на 25%).

Підвищення напруги, що додається до тіла людини, викликає зменшення його опору. При напругах у десятки вольт це відбувається через рефлекторні реакції організму у відповідь на подразнюючу дію струму (посилення постачання судин шкіри кров'ю, потовиділення). При підвищенні напруги до 100 і вище відбуваються спочатку локальні, а потім і суцільні електричні пробої рогового шару шкіри під електродами. Тому при напругах близько 200 В і вище опір тіла людини практично дорівнює опору внутрішніх тканин R ВН.

При орієнтовній оцінці небезпеки ураження електричним струмом опір тіла приймають рівним 1 кОм (R h = 1 кОм). Точне значення розрахункових опорів при розробці, розрахунку та перевірці захисних заходів в електроустановках вибирається згідно з ГОСТ 12.038-82*.

Occupational safety standards system. Electric safety.
Maximum permissible values ​​of pick-up voltages and currents

ОКСТУ 0012

Дата введення 1983-07-01

ЗАТВЕРДЖЕНИЙ І ВВЕДЕНИЙ У ДІЮ Постановою Державного комітету СРСР за стандартами від 30.06.82 № 2987.
Обмеження терміну дії знято за протоколом №2-92 Міждержавної Ради зі стандартизації, метрології та сертифікації (ІВД 2-93)
ПЕРЕВИДАННЯ (червень 2001 р.) зі Зміною № 1, затвердженим у грудні 1987 р. (ІУС 4-88)
встановлює гранично допустимі значення та струмів, що протікають через тіло людини, призначені для проектування способів та засобів захисту людей, при взаємодії їх з електроустановками виробничого та побутового призначення постійного та змінного струму частотою 50 та 400 Гц.
Терміни, що використовуються у стандарті, та їх пояснення наведено у додатку.


1. Гранично допустимі значення напружень дотику і струмів

1.1. Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів встановлені для шляхів струму від однієї руки до іншої та від руки до ніг.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

1.2. Напруги дотику та струми, що протікають через тіло людини за нормального (неаварійного) режиму електроустановки, не повинні перевищувати значень, зазначених у табл.1.

Таблиця 1

Примітки:
1 Напруги дотику та струми наведені при тривалості впливів не більше 10 хв на добу та встановлені, виходячи з реакції відчуття.
2 Напруги дотику та струми для осіб, які виконують роботу в умовах високих температур (вище 25°С) та вологості (відносна вологість понад 75%), повинні бути зменшені втричі.
1.3. Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів при аварійному режимі виробничих електроустановок напругою до 1000 В з глухозаземленою або ізольованою нейтраллю і вище 1000 В із ізольованою нейтраллю не повинні перевищувати значень, зазначених у табл.2.

Таблиця 2

Рід струму
Нормована величина Гранично допустимі значення, трохи більше, при тривалості впливу струму t, з
0,01-0,08
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
св.1,0
Змінний 50 ГцU, B 550 340 160 135 120 105 95 85 75 70 60 20
I, ма 650 400 190 160 140 125 105 90 75 65 50 6
Змінний 400 ГцU, B 650 500 500 330 250 200 170 140 130 110 100 36
I, ма 8
ПостійнийU, B 650 500 400 350 300 250 240 230 220 210 200 40
I, ма 15
Випрямлений двонапівперіоднийU, B 650 500 400 300 270 230 220 210 200 190 180 -
I, ма
Випрямлений однонапівперіоднийU, B 650 500 400 300 250 200 190 180 170 160 150 -
I, ма
Примітка. Гранично допустимі значення напруги дотику і струмів, що протікають через тіло людини при тривалості дії більше 1 с, наведені в табл.2, відповідають відмінним (змінним) і неболючим (постійним) струмам.
1.4. Гранично допустимі значення напруги дотику при аварійному режимі виробничих електроустановок із частотою струму 50 Гц, напругою вище 1000 В, з глухим нейтралі не повинні перевищувати значень, зазначених у табл.3.

Таблиця 3


Гранично допустиме значення напруги дотику U,
До 0,1 500
0,2 400
0,5 200
0,7 130
1,0 100
Св. 1,0 до 5,0 65


1.5. Гранично допустимі значення напруги дотику та струмів при аварійному режимі побутових електроустановок напругою до 1000 В та частотою 50 Гц не повинні перевищувати значень, зазначених у табл.4.

Таблиця 4

Тривалість впливу t, с Нормована величина
Тривалість впливу t, с Нормована величина

U, B
I, ма

U, B
I, ма
Від 0,01 до 0,08 220 220 0,6 40 40
0,1 200 200 0,7 35 35
0,2 100 100 0,8 30 30
0,3 70 70 0,9 27 27
0,4 55 55 1,0 25 25
0,5 50 50 Св. 1,0 12 2
Примітка. Значення напруги дотику та струмів встановлені для людей з масою тіла від 15 кг.
1.3.-1.5. (Змінена редакція, Зм. № 1).
1.6. Захист людини від впливу напруг дотику та струмів забезпечують конструкція електроустановок, технічні способи та засоби захисту, організаційні та технічні заходи.

2. КОНТРОЛЬ НАПРУГ ДОТИКУ І СТРУМІВ

2.1. Для контролю гранично допустимих значень напруги дотику та струмів вимірюють напруги та струми в місцях, де може відбутися замикання електричного кола через тіло людини. Клас точності вимірювальних приладів не нижче 2,5.
2.2. При вимірюванні струмів і напруги дотику опір тіла людини в електричному ланцюзі при частоті 50 Гц повинен моделюватися резистором опору:
для табл.1 – 6,7 кОм;
для табл.2 за часу впливу
до 0,5 -0,85 кОм;
більше 0,5 с - опором, що має залежність від напруги згідно креслення;
для табл.3 – 1 кОм;
для табл.4 за часу впливу
до 1 з -1 ком;
більше 1 с – 6 ком.
Відхилення від зазначених значень допускається не більше ±10%.

(Змінена редакція, Зм. № 1).

2.3. При вимірі напруг дотику та струмів опір розтіканню струму з ніг людини має моделюватися за допомогою квадратної металевої пластини розміром 25'25 см, яка розташовується на поверхні землі (підлоги) у місцях можливого перебування людини. Навантаження на металеву пластину має створюватися масою не менше 50 кг.
2.4. При вимірюванні напруги дотику та струмів в електроустановках повинні бути встановлені режими та умови, що створюють найбільші значення напруги дотику та струмів, що впливають на організм людини.

ДОДАТОК (довідковий)

ТЕРМІНИ ТА ЇХ ПОЯСНЕННЯ


Термін
Пояснення
Напруга дотику
за
Аварійний режим електроустановки
Робота несправної електроустановки, при якій можуть виникнути небезпечні ситуації, що призводять до електротравмування людей, які взаємодіють з електроустановкою
Побутові електроустановки
Електроустановки, що використовуються в житлових, комунальних та громадських будинках усіх типів, наприклад, у кінотеатрах, кіно, клубах, школах, дитячих садках, магазинах, лікарнях тощо, з якими можуть взаємодіяти як дорослі, так і діти
Відпускний струм
Електричний струм, який не викликає при проходженні через тіло людини непереборних судомних скорочень м'язів руки, в якій затиснутий провідник

(Змінена редакція, Зм. № 1).


Матеріал, представлений на сторінці НЕ Є ОФІЦІЙНИМ ВИДАННЯМ

Позначимо опір розтіканню заземлювального пристрою електрообладнання, що захищається символом, а опір розтіканню заземлювального пристрою живлячого трансформатора - символом RB.
При виникненні пошкодження ізоляції струм замикання 1р протікає від струмоведучої частини через опір RA в землю і повертається через опір RB живильну систему. Напруга на пошкодженому устаткуванні по відношенню до умовної землі (потенціал у точці замикання) дорівнює падінню напруги в захисному провіднику та опорі Ra. Найчастіше падінням напруги в захисному провіднику можна знехтувати.
Тоді потенціал у точці замикання

Потенціал замикання вимірюється вольтметром, що має великий внутрішній опір, як правило, 40 кОм.
Значення 40 ком є ​​компромісним. Справа в тому, що якщо внутрішній опір вольтметра буде занадто високим, вольтметр даватиме помилкові свідчення навіть за відсутності пошкодження ізоляції. Це викликано тим, що напруга мережі розподілятиметься між вольтметром та опором ізоляції електроустаткування. Щоб уникнути помилкових показань, внутрішній опір вольтметра повинен бути істотно нижчим за опір ізоляції приєднаного електроустаткування.
Однак, якщо внутрішній опір вольтметра замало, вольтметр не зможе правильно показувати напругу по відношенню до умовної землі. Вольтметр вимірює напругу в точці пошкодження за вирахуванням падіння напруги на допоміжному вимірювальному електроді, що виконує роль умовної землі. Якщо опір розтіканню цього електрода досить велике в порівнянні з внутрішнім опором вольтметра, похибка вимірювання буде неприпустимо висока. Для виключення хибних показань внутрішній опір вольтметра має бути істотно вищим за значення опору розтіканню допоміжного електрода заземлення.
Розподіл потенціалу пошкодження поблизу заземлюючих електродів істотно залежить від їхньої геометричної конфігурації та взаємного розташування. Цей розподіл може бути виміряний за допомогою допоміжного електрода. При досить великому віддаленні допоміжного електрода від точки ушкодження може бути визначено напругу ушкодження стосовно умовної землі (потенціал ушкодження).
Тіло людини, що стосується доступних відкритих провідних частин пошкодженого електрообладнання (ОПЛ) і стоїть на провідній підлозі, навмисно зашунтовано системою захисних провідників, що пов'язана з обладнанням. Повний опір, що визначає напругу на тілі людини після дотику (напруга дотику), дорівнює сумі опорів тіла людини, її взуття та статі. Опір розтіканню струму від ніг людини у землю залежить від матеріалу статі. Опір підлоги практично нескінченно велике для підлоги, виконаного з ізоляційного матеріалу, наприклад, гуми або ПВХ, і практично дорівнює нулю для металевих підлог. Для наближеної оцінки значення опору статі може бути рекомендована така формула

де К - постійний коефіцієнт, що приймається рівним 1.6.
р - питомий електричний опір матеріалу підлоги, Ом.
Якщо людина знаходиться поза зоною розтікання струму замикання, тоді протікання струму через тіло людини визначатиметься повним потенціалом пошкодження UF, при цьому напруга до дотику U виходить максимальною.
Залежно від місцезнаходження людини потенціал або напруга до дотику дорівнюють сумі напруги на тілі людини UT і напруги підлоги Un0JI:
або
де UT - напруга дотику на тілі людини (або домашньої тварини), викликане струмом, що протікає через опір тіла.
Потенціал пошкодження вимірюється між доступними відкритими провідними частинами електроустаткування (ОПЛ) або сторонніми провідними частинами (СПЛ) електроустановки та умовною землею. Напруга до дотику, що є частиною потенціалу (напруги) ушкодження,
вимірюється між ОПЧ та/або СПЧ установки, яких можна торкнутися одночасно.
Напруга дотику - це напруга на тілі людини чи тварини під час протікання струму дотику.
Гранично допустимі значення потенціалу при замиканні і відповідні значення дотику напруги при змінному струмі частотою 50/60 гц.
Термін «напруга дотику» не слід змішувати з значенням, яке також іноді називається «напругою дотику», включаючи вимірювані значення з використанням вольтметра з високим внутрішнім опором (до 1 МОм).
Ці виміри виконуються визначення електробезпеки аналізованої системи незалежно від опору тіла людини (чи тварини).

Гранично допустиме значення потенціалу при замиканні

Для встановлення гранично допустимого значення потенціалу під час замикання має бути розглянуто кілька визначальних факторів. Ці фактори включають ймовірні шляхи перебігу струму, ймовірні значення опорів цих шляхів, таких як взуття і т. д., опір статі, ймовірність виникнення замикання, ймовірність дотику людини до частин, що знаходяться під потенціалом. Ризик ураження електричним струмом залежить від кількох факторів, до яких входять такі:

  1. При шляху струму «руки-ноги» напруга дотику зазвичай значно нижча від потенціалу замикання, так як

а) напруга до дотику в місці знаходження людини, як правило, значно нижча від потенціалу замикання внаслідок ефекту «потенційного намету» під ногами людини;
б) впливає опір взуття;
в) впливає опір статі.

  1. При шляху струму «рука-рука» напруга дотику менше критичного внаслідок

а) коефіцієнт серцевого струму показує, що при шляху струму «рука-рука» ймовірність виникнення вентрикулярної фібриляції дорівнює половині відповідної ймовірності при шляху струму «рука-ноги»;
б) опір тіла вище.
Кожна система живлення повинна бути розглянута самостійно щодо ймовірності виникнення замикання, доступності її частин для дотику та можливості зниження потенціалу пошкодження залежно від напруги лінії по відношенню до землі.
Всі ці фактори повинні бути розглянуті з урахуванням максимально допустимого ризику ураження електричним струмом. Досвід експлуатації різних типів мереж дозволив дати порівняльну оцінку їхньої безпеки залежно від впливу зазначених факторів та на основі цієї оцінки – розробити практичні рекомендації, що забезпечують зниження ризику ураження до розумного мінімуму.
При розгляді небезпеки поразки мають бути взяті до уваги такі обставини:

    1. При розгляді загального опору тіла людини слід враховувати опір її шкіри лише за умови, що площа контакту мала, а прикладена напруга менше 100 В. Однак, при напрузі 200 В опір тіла людини практично не залежить від площі контакту та стану шкіри і практично повністю визначається внутрішнім опір тіла людини.
    2. Небезпека поразки залежить тільки від значення струму, а й його шляху. Ймовірні шляхи струму мають бути оцінені з урахуванням передбачуваних опорів цих шляхів. При цьому повинні бути прийняті до уваги можливі електрофізіологічні реакції в залежності від значень струму, що протікає цими шляхами.

У системі TN напруга при пошкодженні ізоляції часто становить четверту частину або меншу номінальну напругу «фаза - нуль». Напруга ланцюга зворотного струму дорівнює половині номінальної фазної напруги. У цьому випадку напруга ОПЛ та СПЛ у точці к.з. по відношенню до умовної землі приблизно дорівнює половині падіння напруги між точкою к.з. та нейтраллю трансформатора.
При фазному напрузі 230 В потенціал точки к.з. не перевищить 65 ст.

Напруга дотику

Напруга дотику завжди нижче потенціалу в точці к.з. Напруга дотику становить лише частину потенціалу у точці к.з., що з впливом потенційного намету, і навіть впливом опору розтіканню з ніг людини у землю. Наприклад, при потенціалі у точці к.з. 65 (система TN з фазною напругою 230 В) напруга дотику не перевищить 30 В.
Таблиця 1 містить значення струму через тіло людини при впливі на людину напруги 50 при 50 - 60 Гц, при найменших значеннях опору тіла людини.
Таблиця 1. Струм через тіло людини при 50 В, 50/60 Гц при найменших
значення опору тіла людини

У момент включення напруги відбувається імпульсний кидок струму, пікове значення якого сягає 92 мА. Чинне значення струму, що встановилося, склало 20 мА. *
Тривала дія цієї напруги непереносима через гострий м'язовий біль в обох руках. Тривалий струм 80 мА при дорозі рука – ноги, рука – спина, викликає небезпеку вентрикулярної фібриляції. Виміряні значення струму через тіло людини показують, що значення 50 не може бути рекомендовано в якості норми напруги дотику для оцінки умов безпеки розподільчих мереж.
Вентрикулярна фібриляція є найнебезпечнішою фізіологічною реакцією організму на перебіг електричного струму через тіло. Вона може бути викликана відносно короткочасним впливом струму. Вентрикулярна фібриляція, що виникла у людини і свійських тварин, не може самостійно припинитися навіть після відключення струму, і неминуче закінчується смертю потерпілого. Саме тому багато норм, засновані на порозі вентрикулярної фібриляції, хоча є інші фізіологічні реакції небезпечного характеру.
Порогові значення струмів вентрикулярної фібриляції отримані з дослідів тварин (собаки, вівці, свині). Передбачається, що людське серце може бути менш чутливим до впливу електричного струму, ніж серце собаки, а отже порогові вентрикулярні криві фібриляції, дані в Публікації МЕК-479, мають суттєвий запас.
Однак необхідно враховувати й інші електрофізіологічні реакції при протіканні струму через організм людини. Вентрикулярна фібриляція не єдиний механізм смертельного ураження при впливі електричного струму.
Судоми та параліч м'язових тканин, що призводять до зупинки дихання, виникають внаслідок протікання струмів, значення яких нижчі за поріг вентрикулярної фібриляції.
У США гранично допустиме значення напруги дотику обмежується піковим значенням 42.4 для змінного струму (діюче значення ЗОВ при синусоїдальної хвилі струму) і 60 В постійного струму в сухих приміщеннях. У сирих приміщеннях значення гранично допустимих напруг знижуються в два рази. Ці норми відбито у Національному Електротехнічному Коді США.
Гранично допустимі значення напруги, що використовуються в США, були встановлені в результаті узагальнення практики експлуатації багато років тому, і, ймовірно, мають досить великі запаси. Нижчі значення номінальної напруги мережі, прийняті США, уможливлюють легко використовувати ці занижені значення гранично допустимих напруг дотику без застосування будь-яких додаткових заходів захисту.
Electrical Shock Safety Criteria Процедури перших міжнародних симпозіум Electrical Shock Criteria. Toronto. Pergamon Press, 1985.
Якщо виключити випадки ураження струмом у плавальних басейнах, дуже мало документально підтверджених випадків смертельного ураження електричним струмом при прикладеній напрузі менше 50 В. Однак стверджувати, що всі випадки ураження електричним струмом були при прикладеній напрузі більше 50 В, все ж таки немає підстав. Це тим, що схеми, подані у звітах про нещасні випадки, дуже часто незадовільно відбивають деталі, пов'язані з визначенням дійсно прикладеної напруги.
Експериментально встановлено, що граничні значення фібриляційних струмів та значення опору тіла з достатньою для практичних цілей точністю описуються нормально-логарифмічними законами. У Публікації МЕК-479 встановлено, що в 95% випадків граничні значення фібриляційного струму при частоті 50/60 Гц перевищують 50 мА.
Великі експериментальні дослідження залежності порогових значень струму, що викликає вентрикулярну фібриляцію, від тривалості його впливу були виконані в 1936 Л. Феррісом, Б. Кінгом, Б. Спенсом і Г Вільямсом. Досліди виконувались на тваринах, маса серця та загальна маса яких були близькі до маси серця та загальної маси людини. Час впливу струму в експерименті становив 0,03, 0,1, 0,12, 0,5, 3 с. Ці досліди були продовжені 1959 р. В. Коувенховеном. Як піддослідні тварини були використані собаки. Час дії в експерименті становило 0,008, 0,016, 0,08, 0,16, 0,32, 1, 2, 5 с.
Статистичний аналіз результатів експериментальних досліджень Л. Ферріса, В. Коувенховеїа та інших авторів виконаний Ч. Далзілом у роботі, опублікованій в I960 р. На думку Ч. Далзіла граничне значення фібриляційного струму / із заданою ймовірністю залежно від тривалості впливу струму t 0,006 до 7 з визначається виразом
(2.1)
де С - коефіцієнт, що залежить від маси тварини та заданої ймовірності фібриляції.
У цій же роботі Ч. Далзілом встановлено, що у всьому діапазоні зміни мас піддослідних тварин від 1 до 100 кг граничне значення фібриляційного струму визначається виразом

де А, - постійні, що залежать від заданої ймовірності фібриляції;
G – маса тварини.
На основі встановлених залежностей Ч. Далзил запропонував формулу для розрахунку порогового значення фібриляційного промислового струму
частоти для дорослої людини масою 70 кг (імовірність фібриляції 0,5%) у вигляді, мА:
де t - час дії (0,03 с< t < Зс).
Діяльність проф. А. П. Кисельова, опублікованій у 1963 р., досліджено залежність розрахункового значення мінімального фібриляційного струму промислової частоти /р від маси тварини. Експерименти були виконані на собаках за часу дії 3 с. Встановлено, що струм, мА: /р = 30 + 3,7 G, де G – маса тварини, кг.
За підсумками отриманих даних проф. А. П. Кисельовим зроблено висновок про те, що граничне значення нефібриляційного струму для людини з масою 70 кг дорівнює 92 мА. При збільшенні часу впливу від 3 до 30 с порогове значення струму фібриляції не знижується.
Дослідження Ч. Далзила, розпочаті в 1941 р. і продовжені в 1960 р., дозволили встановити, що при струмі промислової частоти, що протікає по дорозі рука - рука і дорівнює 9 мА, можливий самостійний відрив від струмопровідних частин для 99,5% чоловіків. Для жінок значення струму, що відпускає, знижується до 6 мА. Значення відпускаючого струму залежить від тривалості його протікання. Якщо тривалість впливу відпускаючого струму вбирається у 30 з, то небезпека здоров'ю людини немає.
Експериментальні дослідження, виконані Ч Далзілом в 1950 і 1954 рр., показали, що граничне діюче значення струму, що відчувається, змінюється в межах 0,6 - 2 мА. Середнє значення цього струму, визначене з дослідів над 167 чоловіками віком від 18 до 50 років, склало 1,086 мА (при дорозі струму долоня - долоня). Порогове значення струму, що відчувається, також не залежить від тривалості його впливу.
З метою дослідження ефективності застосування пристроїв захисного відключення, що реагують на струм витоку, для захисту від ураження струмом при безпосередньому дотику до частин, що знаходяться під напругою, проф. Г. Бігельмайєр (Австрія) провів на собі прямий натурний експеримент із з'ясування впливу на людину змінного струму частотою 50 Гц, близької до порога фібриляції. У цьому експерименті напруга дотику при контакті рука-рука була піднята до 200 В, струм досягав 189 мА при тривалості його протікання до 20 мс.
Детальний виклад результатів експериментальних досліджень впливу електричного струму промислової частоти на організм людини міститься в . Аналізуючи результати цих досліджень, проф. В. Є. Манойлов констатує, що безпечним у всіх випадках, у тому числі і при збігу будь-яких несприятливих факторів, слід вважати струм, який був би у 8 - 10 разів меншим від початкового відчутного струму, тобто не перевищував би 0,1 мА. Проте враховуючи малу ймовірність поєднання всіх несприятливих подій, можна окремих захисних заходів приймати струм, рівний відчутному, т. е. 1 мА. А в деяких випадках,
наприклад на електротехнічних об'єктах, що обслуговуються навченим персоналом (особами електротехнічних професій), за основу розрахунку може бути прийнятий струм, що дорівнює 10 мА.
На основі аналізу відомих електрофізіологічних досліджень можна зробити такі висновки.

  1. Порогові значення струмів, що відповідають фізіологічним реакціям відчуття, невідпускання, угорщинної фібриляції, мають імовірнісний характер.
  2. Порогові значення відчутних і відпускаючих струмів не залежать від часу їхнього впливу. Порогові значення цих струмів мають надзвичайно стійкий характер.
  3. Порогові значення відчутних та відпускних струмів для жінок становлять приблизно 0,67 відповідних значень, отриманих з експерименту на чоловіках.
  4. Порогові значення струмів фібриляції мають досить складний характер залежності від часу впливу. З розгляду цієї залежності випливає, що:
    1. у діапазоні 0,1 - 1 з порогове значення фібриляційного струму істотно залежить від тривалості його впливу, формула (1), запропонована Ч. Далзілом, лише приблизно описує цю залежність;
    2. при часі впливу більше 1 с граничне значення фібриляційного струму залишається рівним I (t = 1 с);
    3. при часі впливу менше 0,1 с граничне значення фібриляційного струму залишається рівним I (t = 0,1 с).
  5. При визначенні числових значень коефіцієнта З, що входить до (1), Ч. Далзил виходив з припущення, що закон (1) поширюється на діапазон часу впливу струму до 3 с. Оскільки за основу порогових значень фібриляційних струмів було прийнято значення струмів, отриманих при t = 3 с, для переходу до 1 с Ч. Далзил ввів поправний коефіцієнт >/3. Як було зазначено, I (J = 3 з) = I (/ = 1 з) і, отже, справжнє значення коефіцієнта З = 95 -г-107.
  6. Отже, результати експериментальних досліджень, виконаних J1. Феррісом, В. Коувенховеном, Н. Л. Гурвічем, А. П. Кисельовим з урахуванням зазначених зауважень можна сформулювати в такий спосіб.


(2.2)
Залежність порогового значення струму фібриляції промислової частоти (50 - 60 Гц) від часу впливу для людини масою 70 кг з ймовірністю 0,5 % описується виразами, мА:
Пропонується наступна система критеріїв електробезпеки, на основі якої можна оцінити рівень електробезпеки при експлуатації електроустановок.
У процесі роботи через тіло людини, що працює в електроустановці, безперервно проходить електричний струм. Значення струму, що тривало проходить через тіло, не повинно перевищувати порогового значення струму, що відчувається.
При вимушених режимах роботи електроустановок можливі короткочасні (до 30 с) підвищення потенціалів ОПЧ, СПЧ, РЕ - та PEN-провідників, що супроводжуються помітним збільшенням струмів через тіло робітника. Значення цього струму при вимушеному режимі не повинно перевищувати порогового значення струму, що відпускає для жінок.
Нарешті, при короткому замиканні електроустановці можливе різке збільшення потенціалів ОПЧ, СПЧ, РЕ - і PEN-провідників, що супроводжується різким збільшенням струму через тіло робітника. Значення цього струму має бути нижчим за поріг нефібриляційного струму.
Виходячи з фізіологічних реакцій організму людини на проходження через нього струму різного значення та тривалості та характерних режимів роботи електроустановки, можна рекомендувати наступні критерії для оцінки рівня електробезпеки при експлуатації електроустановок:

    1. при тривалості впливу струму більше 30 с - поріг струму, що не відчувається;
    2. при тривалості впливу струму від 1 до 30 с - поріг струму, що відпускає;
    3. при тривалості впливу струму 1 с і менше – поріг нефібриляційного струму.

Визначення порогових значень струмів, що не відчуваються і відпускають, рекомендується проводити при ймовірності настання реакцій відчуття і невідпускання, що дорівнює 0,5%. Як третій критерій електробезпеки рекомендується приймати таке значення струму, при якому ймовірність настання фібриляції серця не перевищує 0,14% (правило "трьох сигм").
Порогове значення струму, що не відчувається (перший критерій) є основою для встановлення значень допустимого тривалого і невипадково протікає струмів. На підставі результатів досліджень невідчутних струмів, для першого критерію при протіканні струму шляхом рука - рука або рука - ноги можна прийняти значення струму 1 мА.
Порогове значення відпускаючого струму є основою для встановлення значень допустимого струму, що випадково проходить при порівняно великій тривалості впливу, що вимірюється десятками секунд. Для другого критерію при протіканні струму шляхом рука - рука або рука - ноги в якості допустимого можна прийняти значення струму 6 мА.
Порогове значення нефібриляційного струму є основою встановлення значень гранично допустимого струму при короткочасних випадкових впливах в аварійних режимах.
Дослідження щодо визначення порогових значень нефібриляційних струмів при часі впливу від 0,2 до 3 с проводилися в СРСР на моделюючих тварин - собаках (1966 - 1967 рр.) А. X. Карасаєвої та С. П. Власовим під керівництвом Н. Л. Гурвіча та А. П. Кисельова.
У 1971 - 1975 роках. ці дослідження були продовжені за часів впливу в діапазоні 0,01 - 1 з під керівництвом проф. Н. Л. Гурвіча, Б. М. Ягудаєвим, С. П. Власовим, Ст Я. Табаком, М. С. Богушевич, Ю. Г. Сибаровим іН. Н. Сколотневим.
Математична обробка результатів експериментів показала, що граничні значення нефібриляційних струмів в діапазоні 0,01 - 3 с підлягають логарифмічно нормальному закону розподілу. У діапазоні 0,01 - 0,08 з вражаючою струм у найбільш вразливій фазі роботи серця (фаза 7) не залежить від тривалості впливу. Остання обставина отримала електрофізіологічне обґрунтування.
У табл. 2.5 наведено гранично допустимий струм частотою 50 Гц залежно від тривалості його впливу з ймовірністю 0,9986, що не викликає фібриляцію серця.
У цій же таблиці представлені математичне очікування та середньоквадратичне відхилення десяткового логарифму гранично допустимого струму. Експериментальні дані перераховані на людину з вагою тіла 50 кг.
Наведені у табл. 2 значення гранично допустимого струму включені до ГОСТ 12.1.038 - 82. Значення гранично допустимих струмів отримані з урахуванням найбільш несприятливих поєднань умов: дотик людиною заземлених частин електроустановки збігається з моментом появи на них небезпечного потенціалу внаслідок аварії, наприклад короткого найбільш уразливою фазою роботи серця – фазою Т.
Таблиця 2 Залежність допустимих струмів від часу дії


Показники

Тривалість впливу струму,

Гранично допустимий струм, ма

Математичне очікування десяткового логарифму гранично допустимого струму

Середньоквадратичне відхилення десяткового логарифму гранично допустимого струму

  1. якщо електричний імпульс не зміг викликати фібриляції волокон серця протягом одного кардіоцикла, цей імпульс не викликає фібриляції при будь-якому збільшенні його тривалості;
  2. при деякому мінімальному значенні збуджуючого фібриляцію імпульсу повинна бути 100% ймовірність його зустрічі з вразливою фазою кардіоциклу. Для цього тривалість цього імпульсу має бути не менше одного кардіоциклу;
  3. існує деяке мінімальне значення імпульсу, що збуджує фібриляцію, за умови точного влучення вразливу фазу кардіоциклу;
  4. тривалість вразливої ​​фази вбирається у 0,1 з;
  5. попадання імпульсу вразливу фазу викликає утворення обертової хвилі збудження в тканинах серця, що призводить до фібриляції,
  6. Вперед

струмів

Відповідно до ГОСТ 12.1.038-82 напруга дотику та струми, що протікають через тіло людини за нормального (не аварійного) режиму роботи електроустановки, не повинні перевищувати значень, зазначених у табл. 6.1.

Таблиця 6.1

Гранично допустимі рівні напруги дотику (U) і струмів (I) при нормальному режимі роботи електроустаткування

Напруги дотику та струми наведені при тривалості дії не більше 10 хв.

Напруга дотику та струми для осіб, які виконують роботу в умовах високих температур (вище 25 о С) та вологості (понад 75%) повинні бути зменшені втричі.

Гранично допустимі рівні напруги дотику та струмів при аварійному режимі роботи виробничих електроустановок з напругою до 1000 не повинні перевищувати значень зазначених у табл. 6.2.

Таблиця 6.2

Гранично допустимі рівні напруги дотику та струмів при аварійному режимі роботи електроустановок

6.4. Забезпечення електробезпеки

Для попередження електротравматизму передбачають захисні заходи двох видів:

    від струмовідних частин електроустановок, що перебувають під напругою за нормального (не аварійного) режиму роботи електроустаткування;

    невідповідних частин обладнання, які можуть опинитися під напругою при аварійному режимі роботи електроустаткування.

До заходів першого виду відносяться:

Ізоляція струмопровідних частин (робоча, додаткова, подвійна, посилена) є основним способом захисту. При U раб 10 3 Опір ізоляції R з 0,5 МОм; якщо U раб 10 3 В, R із 10 МОм;

Застосування малої напруги. Згідно з ГОСТ 12.2.007-75 безпечним є змінна напруга менше 42В та постійна напруга величиною менше 110В. В особливо небезпечних приміщеннях U без 12В для f = 50 Гц;

Укриття струмопровідних частин у поєднанні з блокуванням;

Розташування струмопровідних частин (проводів) на недоступній для зіткнення висоті;

використання спеціального інструменту;

Організаційні заходи (вивішування плакатів, інструктаж, допуск тощо).

До заходів другого виду відносяться захисне заземлення обладнання, занулення та захисне відключення відповідно до ГОСТ 12.1.030-81:

Захисне заземлення - це навмисне електричне з'єднання із землею металевих нетоковедущих частин установок, які можуть опинитися під напругою. Його призначення: перетворення «замикання на корпус» на «замикання на землю» для того, щоб зменшити U пр або U ш до безпечних величин (вирівнювання потенціалу). Заземлення буває виносне або зосереджене (заземлювач знаходиться за межами майданчика, на якому розташоване обладнання) та контурне (одиночні заземлювачі розміщені за контуром майданчика, на якому знаходиться електроустаткування). При контурному заземленні досягається максимальна безпека працюючих;

Занулення – навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих деталей невідвідних установок. Принцип дії захисту зануленням полягає в перетворенні випадкового пробою фази на корпус однофазне коротке замикання (замикання між фазним і нульовим проводами) з метою створення великого струму, здатного забезпечити спрацьовування захисту (плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі). Призначення заземлення нейтралі – зниження до безпечного значення напруги щодо землі нульового дроту за випадкового замикання фази на землю;

Захисне відключення – це швидкодіючий (0,2с) автоматичне відключення електроустановки при проби фази на корпус, що знижує опір ізоляції фаз щодо землі, при появі в мережі більш високої напруги та виникненні небезпеки ураження електричним струмом.

Завдання та порядок їх виконання

Завдання №1. Оцінити справність двофазного та трифазного електродвигуна.

Порядок виконання роботи

    Перевірити роботу вольтамперметра. Для цього включити прилад у мережу та дати йому прогрітися (35 хв). З'єднати клеми один з одним – при цьому на табло має висвітитись малий опір (кілька Ом). При розімкнених клемах прилад повинен показувати максимальний опір (20 кОм).

    Намалювати на папері верхню панель двофазного (трьохфазного) електродвигуна та намітити цифрами виходи обмоток. У 2-х фазному двигуні таких виходів чотири, у 3-х фазному – шість. В обох двигунах у середині знаходиться висновок, з'єднаний з корпусом двигуна.

    Поперемінно переставляючи клеми вольтамперметра за висновками на панелі електродвигуна записати показання приладу. Аналізуючи отримані результати вимірювань, знайти за мінімальними значеннями опорів початок і кінець першої обмотки другої (третьої). Якщо опір між початком і кінцем обмотки великий, це говорить про те, що обмотка двигуна розірвана, при малому опорі справна обмотка.

    Визначити наявність замикання обмоток на корпус електродвигуна. Для цього одну клему вольтамперметра приєднати до корпусу електродвигуна (центральний вивід на панелі двигуна), а іншу до початку або кінця обмотки. Якщо при такому приєднанні пристрій показує великий опір, це вказує на відсутність замикання обмотки на корпус двигуна. А якщо ні, то обмотка закоротена на корпус.

    Зробити висновок про справність двигуна: двигун справний, якщо всі обмотки не розірвані (мінімальний опір між початком і кінцем обмотки) і відсутнє замикання обмоток на корпус (великий опір у системі обмотка-корпус).

Завдання №2. Оцінити справність ізоляції на 4-х провідниках та опір ізоляції 2-х фаз щодо землі у двопровідному ланцюгу.

Порядок виконання роботи

    Установка складається з панелі, де знаходяться вісім гнізд. Кожна пара імітує опір ізоляції провідника. Поперемінно вставляючи клеми вольтамперметра в гнізда, записати показання приладу – опір ізоляції провідників.

    Виміряти опір ізоляції фазних проводів щодо землі у 2-провідній мережі. Для цього одну клему вольтамперметра встановити в гніздо «земля», а другу спочатку в гніздо верхнього дроту, а потім нижнього. Записати свідчення – опір фаз щодо землі.

    Оцінити справність ізоляції на 4-х провідниках та ізоляції фаз щодо землі (2 виміри), шляхом порівняння отриманих опорів з нормативними за ПУЕ: R з 0,5 МОм при U1000 В та R з 10 МОм приU1000 В.

Завдання №3. Оцінити рівень небезпеки однофазного включення людини в електричну мережу з ізольованою нейтраллю джерела живлення. Встановити справність електричної мережі, до якої увімкнулася людина.

Порядок виконання роботи

    Підключити стенд до мережі та увімкнути тумблери на передній панелі установки. Записати показання міліамперметра (ма), тобто. величини струму, що проходить через людину, та показання вольтметра, що вказує фазову напругу в мережі. Оцінити рівень небезпеки такого струму для людини.

    Розрахувати величину струму, що проходить через людину, при однофазному включенні у справну мережу із ізольованою нейтраллю джерела живлення [див. ур-е (6.3)] та в аналогічну мережу, що працює в аварійному режимі [див. ур-е (6.5)]. У розрахунках опір людини прийняти рівним 1000 Ом, опір ізоляції фаз по ПУЭ: R з 0,5 МОм при U1000 В і R з 10 МОм при U1000 В.

    Отримані значення струмів порівняти з виміряною величиною на стенді та зробити висновок про справність ізоляції фаз щодо землі.

Завдання №4. Визначити на стенді опір системи заземлення, що складається з сполучної смуги та одиночних заземлювачів, та вид ґрунту, в якому ця система розташована. Розрахувати, скільки одиночних заземлювачів, поміщених у знайдений грунт (чи інший – за завданням викладача), забезпечують виміряний на стенді опір заземлювальної системи загалом.

Порядок виконання роботи

    Виміряти вольтамперметром опір системи заземлення загалом (див. схему не стенді).

    Виміряти опір ґрунту, в якому знаходиться ця система. Питомий опір ґрунту ( гр, Омм) розраховується за формулою:

 гр = 2 . Ra,(6.10)

де R – показання приладу;

а – відстань між стрижнями (у розрахунку прийняти 20м).

    По табл.6.3 визначити природу ґрунту.

Таблиця 6.3

Питомий опір ґрунту при вологості 10 – 20%

Таблиця 6.4

Дані для розрахунку опору деяких одиночних заземлювачів, Ом.

5. Задаючись кількістю одиночних заземлювачів знайти опір сполучної смуги за формулою (6.11) та коефіцієнтів екранування сполучної смуги та одиночних заземлювачів за формулами (6.12 та 6.13):

R п = ( гр /2l підлога)ln(2l підлога 2 /bh), (6.11)

де l підлога -довжина смуги, що з'єднує одиночні заземлювачі (l підлога = 1,05. d. (n-1);

d - відстань між одиночними заземлювачами (d = l 2м);

b – ширина смуги (b = 0,05м);

h – глибина залягання смуги (h = 0,8м);

n – число одиночних заземлювачів.

 стать = 0,25 + 0,75e - 0.25 n; (6.12)

 = 0,35 + 0,65е -0,1n. (6.13)

r з = 1/(n /R з + підлога /R п), (6.14)

та порівняти отримане значення з виміряним на стенді.

7. Якщо розрахунковий опір вийшов більше виміряного, кількість одиночних заземлювачів слід збільшити і розрахунок повторити.

8. Цей розрахунок слід проводити доти, поки розрахунковий опір дорівнюватиме виміряному на стенді. Це і буде необхідна кількість одиночних заземлювачів у загальній системі заземлення, що забезпечить справність системи, розміщеної у знайденому ґрунті.

струмів

Відповідно до ГОСТ 12.1.038-82 напруга дотику та струми, що протікають через тіло людини за нормального (не аварійного) режиму роботи електроустановки, не повинні перевищувати значень, зазначених у табл. 6.1.

Таблиця 6.1

Гранично допустимі рівні напруги дотику (U) і струмів (I) при нормальному режимі роботи електроустаткування

Напруги дотику та струми наведені при тривалості дії не більше 10 хв.

Напруга дотику та струми для осіб, які виконують роботу в умовах високих температур (вище 25 о С) та вологості (понад 75%) повинні бути зменшені втричі.

Гранично допустимі рівні напруги дотику та струмів при аварійному режимі роботи виробничих електроустановок з напругою до 1000 не повинні перевищувати значень зазначених у табл. 6.2.

Таблиця 6.2

Гранично допустимі рівні напруги дотику та струмів при аварійному режимі роботи електроустановок

6.4. Забезпечення електробезпеки

Для попередження електротравматизму передбачають захисні заходи двох видів:

    від струмовідних частин електроустановок, що перебувають під напругою за нормального (не аварійного) режиму роботи електроустаткування;

    невідповідних частин обладнання, які можуть опинитися під напругою при аварійному режимі роботи електроустаткування.

До заходів першого виду відносяться:

Ізоляція струмопровідних частин (робоча, додаткова, подвійна, посилена) є основним способом захисту. При U раб 10 3 Опір ізоляції R з 0,5 МОм; якщо U раб 10 3 В, R із 10 МОм;

Застосування малої напруги. Згідно з ГОСТ 12.2.007-75 безпечним є змінна напруга менше 42В та постійна напруга величиною менше 110В. В особливо небезпечних приміщеннях U без 12В для f = 50 Гц;

Укриття струмопровідних частин у поєднанні з блокуванням;

Розташування струмопровідних частин (проводів) на недоступній для зіткнення висоті;

використання спеціального інструменту;

Організаційні заходи (вивішування плакатів, інструктаж, допуск тощо).

До заходів другого виду відносяться захисне заземлення обладнання, занулення та захисне відключення відповідно до ГОСТ 12.1.030-81:

Захисне заземлення - це навмисне електричне з'єднання із землею металевих нетоковедущих частин установок, які можуть опинитися під напругою. Його призначення: перетворення «замикання на корпус» на «замикання на землю» для того, щоб зменшити U пр або U ш до безпечних величин (вирівнювання потенціалу). Заземлення буває виносне або зосереджене (заземлювач знаходиться за межами майданчика, на якому розташоване обладнання) та контурне (одиночні заземлювачі розміщені за контуром майданчика, на якому знаходиться електроустаткування). При контурному заземленні досягається максимальна безпека працюючих;

Занулення – навмисне електричне з'єднання з нульовим захисним провідником металевих деталей невідвідних установок. Принцип дії захисту зануленням полягає в перетворенні випадкового пробою фази на корпус однофазне коротке замикання (замикання між фазним і нульовим проводами) з метою створення великого струму, здатного забезпечити спрацьовування захисту (плавкі запобіжники, автоматичні вимикачі). Призначення заземлення нейтралі – зниження до безпечного значення напруги щодо землі нульового дроту за випадкового замикання фази на землю;

Захисне відключення – це швидкодіючий (0,2с) автоматичне відключення електроустановки при проби фази на корпус, що знижує опір ізоляції фаз щодо землі, при появі в мережі більш високої напруги та виникненні небезпеки ураження електричним струмом.

Завдання та порядок їх виконання

Завдання №1. Оцінити справність двофазного та трифазного електродвигуна.

Порядок виконання роботи

    Перевірити роботу вольтамперметра. Для цього включити прилад у мережу та дати йому прогрітися (35 хв). З'єднати клеми один з одним – при цьому на табло має висвітитись малий опір (кілька Ом). При розімкнених клемах прилад повинен показувати максимальний опір (20 кОм).

    Намалювати на папері верхню панель двофазного (трьохфазного) електродвигуна та намітити цифрами виходи обмоток. У 2-х фазному двигуні таких виходів чотири, у 3-х фазному – шість. В обох двигунах у середині знаходиться висновок, з'єднаний з корпусом двигуна.

    Поперемінно переставляючи клеми вольтамперметра за висновками на панелі електродвигуна записати показання приладу. Аналізуючи отримані результати вимірювань, знайти за мінімальними значеннями опорів початок і кінець першої обмотки другої (третьої). Якщо опір між початком і кінцем обмотки великий, це говорить про те, що обмотка двигуна розірвана, при малому опорі справна обмотка.

    Визначити наявність замикання обмоток на корпус електродвигуна. Для цього одну клему вольтамперметра приєднати до корпусу електродвигуна (центральний вивід на панелі двигуна), а іншу до початку або кінця обмотки. Якщо при такому приєднанні пристрій показує великий опір, це вказує на відсутність замикання обмотки на корпус двигуна. А якщо ні, то обмотка закоротена на корпус.

    Зробити висновок про справність двигуна: двигун справний, якщо всі обмотки не розірвані (мінімальний опір між початком і кінцем обмотки) і відсутнє замикання обмоток на корпус (великий опір у системі обмотка-корпус).

Завдання №2. Оцінити справність ізоляції на 4-х провідниках та опір ізоляції 2-х фаз щодо землі у двопровідному ланцюгу.

Порядок виконання роботи

    Установка складається з панелі, де знаходяться вісім гнізд. Кожна пара імітує опір ізоляції провідника. Поперемінно вставляючи клеми вольтамперметра в гнізда, записати показання приладу – опір ізоляції провідників.

    Виміряти опір ізоляції фазних проводів щодо землі у 2-провідній мережі. Для цього одну клему вольтамперметра встановити в гніздо «земля», а другу спочатку в гніздо верхнього дроту, а потім нижнього. Записати свідчення – опір фаз щодо землі.

    Оцінити справність ізоляції на 4-х провідниках та ізоляції фаз щодо землі (2 виміри), шляхом порівняння отриманих опорів з нормативними за ПУЕ: R з 0,5 МОм при U1000 В та R з 10 МОм приU1000 В.

Завдання №3. Оцінити рівень небезпеки однофазного включення людини в електричну мережу з ізольованою нейтраллю джерела живлення. Встановити справність електричної мережі, до якої увімкнулася людина.

Порядок виконання роботи

    Підключити стенд до мережі та увімкнути тумблери на передній панелі установки. Записати показання міліамперметра (ма), тобто. величини струму, що проходить через людину, та показання вольтметра, що вказує фазову напругу в мережі. Оцінити рівень небезпеки такого струму для людини.

    Розрахувати величину струму, що проходить через людину, при однофазному включенні у справну мережу із ізольованою нейтраллю джерела живлення [див. ур-е (6.3)] та в аналогічну мережу, що працює в аварійному режимі [див. ур-е (6.5)]. У розрахунках опір людини прийняти рівним 1000 Ом, опір ізоляції фаз по ПУЭ: R з 0,5 МОм при U1000 В і R з 10 МОм при U1000 В.

    Отримані значення струмів порівняти з виміряною величиною на стенді та зробити висновок про справність ізоляції фаз щодо землі.

Завдання №4. Визначити на стенді опір системи заземлення, що складається з сполучної смуги та одиночних заземлювачів, та вид ґрунту, в якому ця система розташована. Розрахувати, скільки одиночних заземлювачів, поміщених у знайдений грунт (чи інший – за завданням викладача), забезпечують виміряний на стенді опір заземлювальної системи загалом.

Порядок виконання роботи

    Виміряти вольтамперметром опір системи заземлення загалом (див. схему не стенді).

    Виміряти опір ґрунту, в якому знаходиться ця система. Питомий опір ґрунту ( гр, Омм) розраховується за формулою:

 гр = 2 . Ra,(6.10)

де R – показання приладу;

а – відстань між стрижнями (у розрахунку прийняти 20м).

    По табл.6.3 визначити природу ґрунту.

Таблиця 6.3

Питомий опір ґрунту при вологості 10 – 20%

Таблиця 6.4

Дані для розрахунку опору деяких одиночних заземлювачів, Ом.

5. Задаючись кількістю одиночних заземлювачів знайти опір сполучної смуги за формулою (6.11) та коефіцієнтів екранування сполучної смуги та одиночних заземлювачів за формулами (6.12 та 6.13):

R п = ( гр /2l підлога)ln(2l підлога 2 /bh), (6.11)

де l підлога -довжина смуги, що з'єднує одиночні заземлювачі (l підлога = 1,05. d. (n-1);

d - відстань між одиночними заземлювачами (d = l 2м);

b – ширина смуги (b = 0,05м);

h – глибина залягання смуги (h = 0,8м);

n – число одиночних заземлювачів.

 стать = 0,25 + 0,75e - 0.25 n; (6.12)

 = 0,35 + 0,65е -0,1n. (6.13)

r з = 1/(n /R з + підлога /R п), (6.14)

та порівняти отримане значення з виміряним на стенді.

7. Якщо розрахунковий опір вийшов більше виміряного, кількість одиночних заземлювачів слід збільшити і розрахунок повторити.

8. Цей розрахунок слід проводити доти, поки розрахунковий опір дорівнюватиме виміряному на стенді. Це і буде необхідна кількість одиночних заземлювачів у загальній системі заземлення, що забезпечить справність системи, розміщеної у знайденому ґрунті.

Провайдери