Род и частота тока

2.4. Род и частота тока

Постоянный и переменный токи оказывают различные воздействия на организм главным образом при напряжениях до 500 В. При таких напряжениях степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. Считают, что напряжение 120 В постоянного тока при одинаковых условиях эквивалентно по опасности напряжению 40 В переменного тока промышленной частоты. При напряжении 500В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются.

 Исследования показали, что самыми неблагоприятными для человека являются токи промышленной частоты (50Гц). При увеличении частоты (более 50Гц) значения неотпускающего тока возрастает. С уменьшением частоты (от 50Гц до 0) значения неотпускающего тока тоже возрастает и при частоте, равной нулю (постоянный ток – болевой эффект), они становятся больше примерно в три раза.

Значения фибрилляционного тока при частотах 50-100Гц равны, с повышением частоты до 200Гц этот ток возрастает примерно в 2 раза, а при частоте 400Гц – почти в 3,5 раза.

2.5. Путь замыкания тока

При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока может быть различным. Всего существует 18 вариантов путей замыкания тока через человека. Основные из них:

·     голова – ноги;

·     рука – рука;

·     правая рука – ноги;

·     левая рука – ноги;

·     нога – нога.

Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, и от величины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так при протекании тока по пути “рука – рука” через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути “левая рука - ноги” 3,7%, “правая рука – ноги” 6,7%, “нога – нога” - 0,4%. Величена неотпускающего тока по пути “рука – рука” приблизительно в два раза меньше, чем по пути “рука – ноги”.

2.6. Сопротивление человека

Величина тока походящего через какой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления оказываемого току данным участком тела.

Между воздействующим током и напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным образом нелинейностью электрического сопротивления тела человека. На участке между двумя электродами электрическое сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела. Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под плохо проводящим слоем, как бы образуют обкладки конденсатора емкостью С и сопротивлением его изоляции V_н. С увеличением частоты тока сопротивление тела человека уменьшается и при больших частотах практически становится равным внутреннему сопротивлению.

При напряжении на электродах 40-45В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности поля, которые полностью или частично нарушают полупроводящие свойства этого слоя. При увеличении напряжения сопротивление тела уменьшается и при напряжении 100-200В падает до значения внутреннего сопротивления тела. Это сопротивление для практических расчетов может быть принято равным 1000 Ом.

2.7. Окружающая среда

влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящая пыль и другие факторы окружающей среды оказывают дополнительное влияние на условие электробезопасности. Во влажных помещениях с высокой температурой или наружных электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых обеспечивается наилучший контакт с токоведущими частями. Наличие заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения в следствии того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. Токопроводящая пыль также улучшает условия для электрического контакта человека как с токоведущими частями, так и с землей.

2.8. Фактор влияния

Фактор влияния играет важную роль при поражении электрическим током. На рис.2.3. представлен график зависимости освобождаемости студентов при поражении электрическим током, если им известно о том, что установка находится под напряжением.

“ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМЫЕ ВЕЛИЧИНЫ НАПРЯЖЕНИЙ И ТОКОВ”

ГОСТ 121.038-82 ССБТ

Предельно допустимые величины напряжений и токов приведены в табл.2.

Таблица 2

Время действия, сек.	Длительно	До 30	1	0,5	0,2	0,1
Величина тока мА	1	6	50	100	250	500
Величина напряжения, В	6	36	50	100	250	500

СХЕМА, НАЗНАЧЕНИЕ, ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ И ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ ЗАНУЛЕНИЯ. НЕОБХОДИМОСТЬ ПОВТОРНОГО ЗАЗЕМЛЕНИЯ НУЛЕВОГО ПРОВОДА

Зануление – металлическое соединение корпуса электроустановки с нулевым проводом, позволяющим свести аварийный режим к однофазному короткому замыканию с последующим отключением поврежденного контура в минимально короткое время (0,2с).

Зануление применяют в четырех проводных сетях с глухо-заземленной нейтралью напряжением до 1000В. Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека.

Схема защитного зануления показана на рис.4.1.

Повторное заземление нулевого провода необходимо для обеспечения лучшей защиты человека от поражения электрическим током. Как видно из рис.4.2. при обрыве нулевого провода, при переходе электрического тока на корпус электроустановки ток короткого замыкания протекает через сопротивление повторного заземления и сопротивления заземления (r₀), и фазу (С).

Повторное заземление нулевого провода устраивается многократно:

для воздушных линий через каждые 250м;

для кабельных линий через каждые 250м;

и обязательно при вводе в производственное помещение.

Повторное заземление нулевого провода полностью не обеспечивает защиты от поражения током, а лишь смягчает аварийный режим, уменьшает напряжение на корпусе в 2-3 раза. Опасность поражения сохраняется, поэтому применяются индивидуальные защитные средства (коврики, рукавицы и т.д.).

ВЫБРАТЬ НОМИНАЛЬНЫЕ ТОКИ ПЛАВКИХ ВСТАВОК ПРЕДОХРАНИТЕЛЕЙ И ОПРЕДЕЛИТЬ ПРЕДЕЛЬНО-ДОПУСТИМЫЕ СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЕТЛИ “ФАЗА-НОЛЬ” ДЛЯ ПОТРЕБИТЕЛЕЙ, ПИТАЮЩИХСЯ ОТ СЕТИ С ГЛУХО-ЗАЗЕМЛЕННОЙ НЕЙТРАЛЬЮ НАПРЯЖЕНИЕМ 380/220В

Исходные данные:

Мощности потребителей эл. энергии, кВт

3-х фазные эл. двигатели с к.з. ротором						2-х фазные	Однофазные
Насос	вентилятор	Токарн. станок	Сверл. Станок	центрифуга	компрессор	Сварочный трансформатор	Понижающий трансформатор
5,5	4,5	3,0	1,1	18,5	24,0	25,0	4,0

Кратность пускового тока для эл. двигателей с к.з. ротором принять равной 5…6,25.

Коэффициент мощности потребителей принять 0,7…0,8.

Коэффициент запаса плавкой вставки принять 2,5 – для легких условий пуска; 2,0 – для тяжелых условий пуска.

Составление однолинейной схемы питания потребителей эл-кой энергии.

Определение номинальных токов потребителей

Для установки №№ 1-6

, А

Для установок №№ 7-8

Для двигателей с коротко замкнутым ротором определяем пусковые токи.

I_пуск=К_п×I_н, A

где К_п – кратность пускового тока.

I_пуск(1) = К_п×I_н(1) = 5×11,9 = 59,5 А

I_пуск(2) = К_п×I_н(2) = 5,2×9,7 = 50,44 А

I_пуск(3) = К_п×I_н(3) = 5,5×6,24 = 34,32 А

I_пуск(4) = К_п×I_н(4) = 5,7×2,2 = 12,54 А

I_пуск(1) = К_п×I_н(5) = 5,9×36,5 = 215,35 А

I_пуск(1) = К_п×I_н(6) = 6×45,6 = 273,6 А

Определяем расчетные значения номинальных токов плавких вставок. И выбор их по ГОСТ

,

где b - коэффициент запаса плавкой вставки (2,5)

 - принимаем 25

 - принимаем 25

 - принимаем 15

 - принимаем 10

 - принимаем 100

 - принимаем 125

 - принимаем 100

 - принимаем 15

Определение необходимых значений токов к.з. в соответствии с требованиями ПУЭ

I_к.з. = К×I_пл.вст., К=3

I_к.з.(1) = К×I_{пл.вст.(1)}= 3×25 = 75А

I_к.з.(2) = К×I_{пл.вст.(2)}= 3×25 = 75А

I_к.з.(3) = К×I_{пл.вст.(3)}= 3×15 = 45А

I_к.з.(4) = К×I_{пл.вст.(4)}= 3×10 = 30А

I_к.з.(5) = К×I_{пл.вст.(5)}= 3×100 = 300А

I_к.з.(6) = К×I_{пл.вст.(6)}= 3×125 = 375А

I_к.з.(7) = К×I_{пл.вст.(7)}= 3×100 = 300А

I_к.з.(8) = К×I_{пл.вст.(8)}= 3×15 = 45А

Определение предельно допустимых значений сопративлений петли “фаза-нуль”

Выбор номинального тока плавкой вставки для защиты всей группы потребителей энергии

346,20 > 219,74

Все результаты сводим в табл.4

Таблица 4

№	Iн, А	Iпуск, A	Iпл.вст., А	Iк.з., А	Zн.расч., Ом
1	11,9	59,5	25	75	2,93
2	9,7	48,5	25	75	2,93
3	6,24	31,2	15	45	4,89
4	2,2	11	10	30	7,33
5	36,5	182,5	100	300	0,73
6	45,6	228	125	375	0,59
7	93,7	—	100	300	0,73
8	13,9	—	15	45	4,89

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В заключении необходимо отметить, что вопросы, поставленные в задании решены. В работе описано действие электрического тока на человека, приведены схема, назначение, принцип действия зануления. Также были выбраны номинальные токи плавких вставок предохранителей, определены предельно-допустимые сопротивления петли “фаза-нуль”. Приведены допустимые уровни напряжений прикосновений и токов по ГОСТ 12.1.038-82.