Дополнительные сведения по вопросам безопасности работ

Ограждения

Как постоянные, так и временные ограждения применяются для предохранения сотрудников лаборатории и студентов от случайного прикосновения и недопустимого приближения к токоведущим частям экспериментальных установок и электрической проводки.

Постоянные ограждения применяются в установках, которые постоянно или большую часть времени находятся под напряжением. Такие ограждения изготовляются цельными или сетчатыми (высотой не менее 1,6 м) и должны надёжно прикрепляться к полу и к стенам. Металлические ограждения заземляются;

Временные ограждения выполняются в виде деревянных каркасов - ширм. Изготовляются они из сухого дерева. Поверхность ширм может быть сплошной или решетчатой. Ширма должна быть прочной, удобной, легкой и исключать возможность опрокидывания. Высота ширмы - 1,6 м, нижний край ее находится от пола не более чем на 10 см. Ширма легко передвигается усилием одного человека. После окончания работ, для того, чтобы не загромождать помещение лаборатории, ширмы убираются.

Ограждения устанавливаются от оборудования и шин высокого напряжения на безопасном расстоянии, зависящем от максимального напряжения высоковольтной установки. При отсутствии сплошного ограждения, выбранное по напряжению защитное расстояние необходимо увеличить на длину вытянутой руки (50 - 70 см).

Защитное заземление и зануление

В электрических установках возможны случаи, когда металлические конструктивные части, нормально не находящиеся под напряжением, получают по различным причинам потенциал, отличный от потенциала «земли».

Прикосновение к частям оборудования под таким потенциалом вызовет прохождение через тело человека тока, могущего представлять опасность для жизни человека. Поэтому для обеспечения безопасности людей, работающих с электрическими установками, требуется выполнять защитное заземление или зануление.

Защитным заземлением называется соединение с заземлителем металлических, изолированных от напряжения частей электроустановок (рис. 1, а).

При повреждении изоляции оборудования или замыкании сети на корпус заземленного оборудования, ток проходит через заземление на землю. Это обеспечивает снижение напряжения прикосновения до безопасной величины.

Защитное заземление применяется в сетях, не имеющих глухого заземления нейтрали, и во всех установках высокого напряжения.

В осветительных и силовых сетях с рабочим напряжением до 1000 В, работающих с глухим заземлением нейтрали, вместо защитного заземления применяется защитное зануление (рис. 1, б).

Применение в одной и той же сети зануления для одних частей обрудования и заземления для других не допускается.

При монтаже контура защитного заземления или зануления необходимо руководствоваться существующими нормами и правилами для этих работ.

Поражение человека электрическим током зависит от тока, напряжения, состояния организма, окружающей среды и обстановки в рабочем помещении. В зависимости от данных условий изменяется и величина опасного для человека напряжения. Поэтому во всех случаях должно быть обеспечено правильное выполнение защитного заземления корпусов оборудования. Расположение рабочих мест должно исключать одновременное прикосновение к токоведущим частям оборудования и приборов, с одной стороны, и к трубам водопровода, паропровода, газопровода, с другой.

Заземление или зануление выполняется:

при напряжении выше 150 В по отношению к земле, во всех производственных помещениях независимо от условий окружающей среды;

при напряжении от 65 до 150 В по отношению к земле:

§ во всех особоопасных помещениях;

§ в помещениях пожаро- и взрывоопасных;

§ в наружных установках.

Заземлению или занулению подлежат: металлические корпуса трансформаторов, электрических машин, распределительных щитов, аппаратов и кабельных муфт, металлические оболочки и металлические защитные трубы проводов, кабелей и др.

Заземлению или занулению не подлежат при напряжении выше 250 вольт по отношению к земле:

электрооборудование и оболочки кабелей, находящиеся в помещении без повышенной опасности или находящиеся на недоступной высоте и обслуживаемые с деревянных лестниц, при условии, если исключается возможность одновременного прикосновения к другим заземленным предметам (трубы, оболочки кабелей и т.д.);

корпуса измерительных приборов, реле и т.п., установленные на щитках;

кабельные конструкции, на которых лежат заземлённые кабели и оболочки контрольных кабелей.

Переносное заземление является обязятельной мерой защиты работающих от:

случайного появления напряжения на месте работы;

поражения зарядом с высоковольтных конденсаторов.

Для переносного заземления должен применяться медный многожильный провод без изоляции.

Сечение провода переносного заземления выбирается в зависимости от мощности установки. На импульсных генераторах и на других установках, где, несмотря на большие напряжения, незначительная сила тока или очень мала длительность тока, сечение переносного заземления берется из условий его механической прочности.

При ремонтных и монтажных работах в экспериментальных установках, после проверки отсутствия напряжения и в случае освобождения отключенных частей установки от остаточного заряда (конденсаторы, емкость линии), на отключенные токоведущие части накладывается заземление. При этом переносное заземление должно быть сначала подключено к земле (к контуру заземления), а затем оно накладывается на выводы оборудования, подлежащего заземлению. Снятие переносного заземления производится в обратном порядке.

Заземляющая штанга

Заземляющая штанга используется как дополнительный заземлитель независимо от срабатывания электрической и механической блокировки. Заземляющая штанга должна иметь хорошо изолированную от металлического наконечника ручку, длина которой зависит от напряжения установки. Наконечник штанги надежно соединяется медным канатиком без изоляции с контуром заземления. Заземляющую штангу накладывают на элементы схемы, находившиеся ранее под напряжением (конденсаторы и т.п.). Перед применением штанга должна быть осмотрена.

Блокировки

Электрическая блокировка служит для автоматического размыкания первичной цепи питающего трансформатора при открывании дверцы ограждения электротехнической установки.

Механическая блокировка служит для автоматического заземления частей установки, находящихся или находившихся под высоким напряжением, срабатывает при открывании дверцы ограждения. Блокирующие устройства устанавливаются таким образом, чтобы они хорошо были видны исполнителю работ.

Независимо от блокировочных устройств, в схеме и при монтаже цепи питания электротехнической установки предусматривается два разрыва (два последовательно включенных рубильника). Это делается для того, чтобы предупредить случайное включение высоковольтной установки, что вполне возможно при одном рубильнике.

Сигнализация

В цепь питания установок подключается сигнальная, окрашенная в красный цвет, лампа (лампочка или светодиод на приборной панели экспериментальной установки). Такой индикатор предупреждает обслуживающий персонал и студентов о том, что установка находится под напряжением. Не горящий сигнальный индикатор не всегда указывает на отсутствие напряжения в установке (индикатор перегорел). Сигнальные лампы высоковольтной установки помещаются также перед входом в помещение лаборотории или в хорошо видном месте над ней.

Перед подачей высокого напряжения с пульта управления на короткий промежуток времени включается звуковая сигнализация - сирена.

На высоковольтных установках должна быть установлена как световая, так и звуковая сигнализации.

Плакаты

Плакаты подразделяются на следующие группы:

предостерегающие;

запрещающие;

разделяющие;

напоминающие.

Плакаты применяются как постоянные, так и переносные. Предостерегающие постоянные плакаты: «ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ - ОПАСНО ДЛЯ ЖИЗНИ», «НЕ ТРОГАТЬ - СМЕРТЕЛЬНО» - вывешивают на постоянно действующем высоковольтном оборудовании.

Подготовка к лабораторным работам и их оформление

Для обдуманного и качественного выполнения лабораторной работы студент должен приходить на занятия по физическому практикуму подготовленным.

В тетради должно быть:

указан номер лабораторной работы;

написана тема;

изложена цель работы;

перечислено необходимое для выполнения работы оборудование;

кратко изложена теория работы и ее ход выполнения;

выведены расчетные формулы, т.е. формулы, выражающие искомые величины через непосредственно измеряемые и табличные;

нарисована схема экспериментальной установки;

подготовлены таблицы для экспериментальных данных.

В лаборатории студент выполняет следующие действия:

изучает методические материалы по теме работы;

получает допуск к проведению экспериментальных исследований после собеседования с преподавателем по материалам методических пособий, знанию темы и лабораторной установки;

начинает работу с установкой под руководством инженера или лаборанта (категорически запрещается включать приборы самостоятельно, см. инструкцию по технике безопасности);

проводит измерения согласно полученным заданиям;

записывает измерения в соответствующие таблицы;

производит вычисления искомых величин по расчетным формулам;

оценивает точность полученных результатов (определяет величину абсолютной и относительной ошибки прямых и косвенных измерений);

записывает результат эксперимента в виде

,

где - искомая физическая величина, - среднее арифметическое значение величины, - погрешность измерения;

формулирует и записывает вывод по работе;

представляет оформленную лабораторную работу преподавателю;

отвечает на теоретические вопросы по теме и показывает знания экспериментальной установки для получения зачета по данной лабораторной работе и допуска к выполнению следующей.

Если в лабораторной работе содержится несколько заданий, то каждое из них оформляется в тетради отдельно.

Все таблицы должны быть записаны в тетради аккуратно и четко, с указанием множителя и единиц измерения (в заголовке таблицы).

Все графики должны строиться в тетради. Возможен вариант построения графика на миллиметровой бумаге или в виде распечатки принтера, с последующим вклеиванием его на соответствующий по отчетности оформления лист тетради.

Черновые записи в лабораторной тетради не ведутся, для этого должна быть выделена отдельная рабочая тетрадь.

Работы, оформленные не в соответствии с перечисленными выше правилами, не принимаются и подлежат переоформлению.

Графический метод представления результатов эксперимента

В ряде задач результаты эксперимента удобно, а иногда и необходимо, представить в виде графической зависимости между величинами. График дает наглядное представление о взаимосвязи изучаемых величин, позволяет более наглядно проводить сравнение экспериментальных данных с теоретической кривой.

Графический метод дает возможность установить эмпирическую зависимость между величинами, позволяет находить промежуточные (не определенные экспериментально) значения функции и установить аналитический вид зависимости (путем сравнения экспериментального графика с графиками известных функций).

Для построения графика нужны данные, т.е. необходима таблица экспериментальных данных, в которую входят значения физических величин, между которыми ищется функциональная связь.

Размер листа бумаги для графиков должен выбираться из соображений соизмеримости с листом тетради (т.е. не быть большим или очень малым). По горизонтальной оси (ось абцисс) откладывается независимая переменная, а по вертикальной (ось ординат) – величина, которая определяется в процессе эксперимента. Точки пересечения соответствующих абцисс и ординат, полученные на координатном поле, соединяют плавной кривой (в первом приближении). Эта кривая является графиком.

Качество графика зависит от ряда факторов, в частности от выбора начала координат, например, если в эксперименте сопротивление изменяется от до , то не следует с началом координат сопоставлять значение . Поэтому, перед построением графика надо внимательно изучить таблицу экспериментальных данных.

Важнейшую роль при построении графиков играет выбор масштаба. Масштаб должен быть простым и выбираться так, чтобы график занимал все координатное поле. Удобно выбирать масштаб так, чтобы единице его длины соответствовала целая часть измеряемой величины.

Лабораторная работа №1

Измерение длин. Обработка результатов измерений

Оборудование: штангенциркуль, микрометр, образцы тел для измерений.

Теоретическая часть

Для измерения линейных размеров тел применяется масштаб и нониус. В качестве масштаба выступает линейка, разделенная чаще всего на сантиметры и миллиметры.

Нониусом называется дополнительное приспособление к обычному масштабу, позволяющее повысить точность измерения.

Линейный нониус (рис. 1) представляет собой линейку, скользящую вдоль основного масштаба.

На нониусе (верхняя линейка на рис. 1) нанесено делений (в нашем случае ). Их общая длина равна наименьших делений основного масштаба.

Рассчитаем, во сколько раз одно деление нониуса больше деления основного масштаба . Можно написать

,

откуда

,

т.е. одно деление нониуса больше деления основного масштаба в раз. Пусть, например, на основном масштабе нанесены миллиметры, причем , тогда одно деление нониуса равно мм ( мм), т.е. деление нониуса больше деления основного масштаба на мм. Это обстоятельство дает возможность измерять с помощью нониуса десятые доли делений масштаба. В самом деле, если совместить нулевое деление нониуса с каким-нибудь делением масштаба, то все остальные деления нониуса не будут совпадать с делениями основного масштаба (кроме последнего деления). Если сдвинуть нониус вправо так, чтобы первое деление нониуса совпадало с делением масштаба, то между ближайшим слева делением основного масштаба и нулевым делением нониуса образуется промежуток мм .

Если будет совпадать не первое, а -ое деление, то расстояние между нулевым делением нониуса и ближайшим слева делением масштаба будет в раз больше, т.е. .

Итак, отсчет с помощью основного масштаба и нониуса состоит в том, что:

а) отсчитывается - целое число делений масштаба до нулевого деления нониуса;

б) определяется, какое деление нониуса совпадает с делением масштаба.

Если совпадает -ое деление, то искомая длина равна делений основного масштаба.

Штангенциркуль. Штангенциркулем (рис. 2) измеряются линейные размеры тел небольших длин с точностью до десятых долей мм. Основной его частью является линейка с масштабом. Линейка снабжена двумя ножками – неподвижной и подвижной , скрепленной с рамкой , на которой нанесены деления нониуса. Рамка может закрепляться на линейке с помощью винта . Если сдвинуть ножки циркуля вплотную, то нулевые деления нониуса и основного масштаба должны совпасть. Если между ножками прибора зажать измеряемый предмет, то его длину можно определить по масштабу и нониусу.

Прежде, чем пользоваться штангенциркулем, следует познакомиться с его нониусом, а именно нужно знать:

а) сколько делений имеет нониус;

б) скольким делениям масштаба соответствуют все делений нониуса;

в) рассчитать, на сколько одно деление нониуса меньше одного деления масштаба.

Зная последнюю величину, называемую точностью нониуса, можно производить измерения длины.

Диаметр цилиндрической выемки, внутренний диаметр трубы, а также размеры углубления можно измерить с помощью выступов (губок) штангенциркуля, расположенных противоположно ножкам и . В этих случаях отсчитывают показания по масштабу и нониусу, как указано выше, и прибавляют к нему суммарную ширину губок, которая указана на самом штангенциркуле. Штангенциркуль имеет выдвижную часть – стержень , жестко связанный с рамкой , который служит для измерения глубины выемок в теле. Чтобы измерить глубину выемки, совмещают конец линейки с наружным краем выемки и перемещают рамку до тех пор, пока выступ стержня не дойдет до основания выемки. В этом положении закрепляют рамку и производят отсчет по основному масштабу и нониусу.

Микрометр. Измерение небольших длин с точностью до тысячных долей мм обычно производится микрометром (рис. 3).

Микрометр состоит из стальной скобы , к которой присоединяется трубка , имеющая внутреннюю винтовую нарезку. При работе, микрометр держат так, чтобы скоба была обращена к работающему, а трубка располагалась справа от нее.

В трубку входит винт, скрепленный с гильзой и выходящий наружу в виде стержня . Если шаг винта равен мм, то при одном обороте винт и связанная с ним гильза перемещаются вправо или влево на мм. Следовательно, расстояние между концом стержня и упором можно отсчитать по положению гильзы .

На трубке нанесен масштаб, позволяющий отсчитать, на сколько целых делений отодвинулась гильза от нулевого положения. На самой гильзе нанесены деления, дающие возможность оценить, на какое расстояние отошла гильза от ближайшего целого деления слева на трубке . Если гильза по окружности разделена на делений, то при повороте гильзы на одно деление сама гильза перемещается поступательно на мм.

Прежде, чем пользоваться микрометром, нужно проверить правильность его установки на нуль. Для этого поворачивают гильзу до тех пор, пока стержень не коснулся упора . Завинчивание следует производить, пользуясь головкой , поворачивающейся с некоторым трением, что исключает возможность сильного нажима на измеряемый предмет и обеспечивает постоянный нажим при измерениях. Если конец стержня касается вплотную упора , то в случае правильной установки прибора, обрез гильзы должен совпадать с нулевым делением основного масштаба и нулевое деление гильзы должно точно совпадать с нулевой чертой на трубке . После проверки правильности установки прибора следует:

а) определить шаг винта, т.е. расстояние, на которое перемещается винт и гильза за один оборот;

б) рассчитать, на какую долю миллиметра передвинется гильза при повороте на одно деление и приступить к измерениям.

Для определения длины тела, следует поместить его между выступами и , и вращать гильзу при помощи головки до тех пор, пока измеряемое тело не будет зажато между выступами и . После этого отсчитать число целых делений на трубке до гильзы и число делений, на которое повернулась гильза . Зная цену деления гильзы , подсчитать, на какую долю миллиметра отодвинута гильза от ближайшего левого деления на трубке . Сумма обоих отсчетов определит искомую длину.

Ход работы

Содержание работы заключается в изучении основных приборов для измерения сравнительно малых величин: штангенциркуля и микрометра. На основе этого предлагается провести измерения при помощи штангенциркуля и микрометра.

Задания к лабораторной работе

Изучить на модели линейного нониуса способ оценки при измерении длины целых и десятых долей цены деления масштаба. Изучить технические параметры штангенциркуля и его конструкцию, при этом определить: пределы измерений, точность нониуса.

Измерить диаметры проволок. Результаты измерений занести в таблицу. Для каждой проволоки своя таблица, оформленная по примеру табл. 1.

Таблица 1

№	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм
1.
2.
3.
4.
5.

Под каждой таблицей выписать окончательный результат измерений в виде

,

Измерить линейные размеры цилиндра при помощи штангенциркуля и определить его объем. Результаты измерений занести в таблицу 2.

Таблица 2

№	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм	, мм3	, мм3
1.
2.
3.
4.
5.

Выписать окончательный результат в виде

,

Вопросы

Сколько делений на нониусе.

Какова цена деления шкалы штангенциркуля?

Чему равна длина одного деления нониуса?

Литература

Чертов А.Г. Физические величины (терминология, определения, обозначения, размерности, единицы): Справ. пособие. – М.: Высш. шк., 1990. – 335 с.

Алиев Т.А. Экспериментальный анализ. – М.: Машиностроение, 1991. – 272 с.