Главная Случайная страница Контакты | Мы поможем в написании вашей работы! | ||
|
Предисловие
С целью закрепления знаний основных положений курса «Производственная безопасность» и выработки у студентов практических навыков по применению их в инженерной деятельности в сборнике рассмотрены задачи, связанные с вопросами надёжности и безопасной эксплуатацией промышленного оборудования и бытовых установок.
Представленные задачи распределены по темам в порядке возрастающей сложности на основе изучения студентами соответствующих дисциплин по специальности «Безопасность технологических процессов и производств».
Материалы сборника полезно использовать как преподавателям при изложении, так и студентам при освоении дисциплины «Безопасность жизнедеятельности». Выбор тем и задач для практических аудиторных занятий и самостоятельных решений рекомендуется делать с учётом конкретных специальностей, обучающихся студентов.
Приведённые в приложении справочный материал содержит таблицы теплофизических и механических свойств различных материалов и веществ. Справочный материал собран в объёме достаточном для решения учебных и практических задач.
Автор выражает благодарность студенту Колпакову А.В. за компьютерную верстку рукописи при подготовке материала к изданию.
Тема 1. Электробезопасность.
Задача №1
На воздушной линии электропередачи напряжением Uл = 35 кВ оборвался проводник и замкнулся на металлическую трубу, лежащую на земле. Находившийся вблизи человек оказался под напряжением шага Uш, при этом он одной ногой стоял на торце (конце) трубы, а другой на земле по оси трубы на расстоянии шага от торца. (см. рисунок)
Рисунок. Замыкание линейного проводника на протяженный заземлитель.
Дано:
- линейное напряжение сети Uл = 35 кВ;
- длина трубы = 10 м, диаметр d = 0,1 м;
- длина воздушных линий ЛЭП Lв = 210 км;
- удельное сопротивление грунта ρг = 150 Ом · м;
- длина шага человека а = 1 м;
- сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом;
Требуется:
- определить напряжение шага Uш, В
- определить ток через человека Ih, мА
Решение:
1. Напряжение шага Uш определяется по формуле: Uш =
где - коэффициент шага, - коэффициент сопротивления основания.
2. Потенциал на продольном заземлителе (на трубе) определяется , В
3. Ток замыкания на заземлитель находим из выражения:
где = 210 км – протяжённость ЛЭП 35кВ
- длина кабельной линии. = 0 (принимаем)
- линейное напряжение, кВ.
Тогда Iз = A
4. Потенциал будет равным:
5. Коэффициент шага определяется по формуле:
6. Потенциал основания , на котором одной ногой стоит человек на расстоянии шага а = 1 м. и x = 5 м. от центра трубы определим по формуле протяженного заземлителя [1, с 53]
, В
, В
7. Найдём значение коэффициента шага β1
8. Определим величину коэффициента сопротивления основания β2 по формуле
β2 = ,
где = 3ρ – сопротивление основания, на котором стоит человек (принимается)
Тогда
9. Искомое напряжение шага Uш
Uш = 531 · 0,78 · 0,69 = 286 В
10. Величина тока через человека Ih
Ih =
Ток Ih = 197 мА > 100 мА
Литература: [1, с 53, 207]
Задача №2
Определить значение тока через человека Ih при касании к заземлённому нулевому рабочему проводнику N в однофазной двухпроводной сети в точке C, а затем в точке В: 1) при нормальной работе сети; 2) при коротком замыкании проводников L и N.
Рисунок. Прикосновение человека к заземлённому нулевому рабочему проводнику в однофазной двухпроводной сети.
Дано:
Напряжение сети Uф = 220 В;
Длина проводников: АВ = 30м; АС = 50м; АВСDЕ = 100м;
Удельное сопротивление медных проводников ρ = 0,018 Ом · ;
Сечение проводников S = 10 мм2 (d = 3,5 мм)
Активная мощность, потребляемая двигателем ;
Сопротивление заземления ;
Сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом;
Коэффициент мощности эл. двигателя Cos
Требуется:
определить ток через тело человека при касании в точке С и В:
- при нормальной работе сети: Ih и Ih ;
- при коротком замыкании проводников L и N: Ih и Ih
Решение:
1. Найдём значение тока Ih .
Ih = , А
Определим напряжение в точке С
, В
Ток в точке С выразим, используя формулу мощности эл. двигателя: , Вт
,
Определим сопротивление проводника N длиной АС = 50 м.
RАС = , Ом RАС = , Ом
Напряжение будет равным В
Тогда *)
*) Ток 10 мА – пороговый ощутимый ток
2. Найдём значение тока
, UВ = , В
RАВ=0,018· Ом
UB = 102,3 · 0,054 = 5,5 В
Тогда:
3. Найдём величину тока Ih при коротком замыкании проводников L и N в точке С
Ih , А
Напряжение в точке С при коротком замыкании
Определить ток короткого замыкания
где – сопротивление обоих проводников L и N
= Ом
= 0,03 А- сопротивление обмоток трансформатора с воздушным охлаждением. Изменяется в пределах (0,006 ÷0,2)Ом
Напряжение в точке С будет равным
Искомый ток определяется: Ih
**) Ток Ih = 100мА – величина смертельного тока
4. Найдём величину тока Ih в точке В при коротком замыкании проводников L и N
Ih =
Напряжение в точке В при коротком замыкании
I ; RАВ = 0,054 Ом
Напряжение в точке В будет равным
Тогда искомый ток определиться: Ih =
Выводы:
1. Опасность поражения человека в рассмотренной схеме зависит от напряжений Uф, UC, UВ и от длин проводников АС, АВ, АВСDЕ. С увеличением этих параметров ток Ih увеличивается, приближается к пороговому неотпускающему току равному 10 мА
2. Особая опасность создаётся при коротком замыкании проводников L и N. Ток Ih при касании в месте замыкания в точке С близок к величине смертельного тока (100мА). Необходимо устанавливать предохранители FA на обоих проводниках L и N или автоматический выключатель QF, отключающие сеть за время .
Литература: [1, с 20; 2, с 81]
Задача №3
На строительной площадке монтажник, выполняя задание по установке башенного крана вблизи линий электропередачи (ЛЭП), коснулся рукой крюка и был смертельно поражён электрическим током. Работа велась в дождливую ветреную погоду без
оформления наряда – допуска. Кран был заземлён и стоял без электрической проводки. В это время на рядом расположенной опоре ЛЭП – 35 кВ от ветровой нагрузки и плохого состояния изоляционной подвески произошло замыкание фазного проводник на металлическую опору
Рисунок. Поражение электрическим током рабочего при монтаже башенного крана
Дано:
- ток, стекающий в землю при замыкании фазного проводника на металлическую опору Iз = 27,6 А;
- глубина заложение опоры в землю = 2 м;
- удельное сопротивление земли ;
- расстояние от опоры до рабочего x1 = 4 м;
- расстояние от опоры до заземлителя крана x2 = 12 м;
- сопротивление тела человека Rh = 800 Ом
Требуется определить:
- напряжение прикосновения Uпр, В
- ток, прошедший через человека Ih, мА
Сделать выводы о причинах несчастного случая со смертельным исходом.
Решение:
1. Напряжение прикосновения определим по формуле Uпр =
где – потенциал на расстоянии x1от опоры
= - потенциал на крюке равен потенциалу на заземлителе крана на расстоянии x2 = 12 м.
Находим величины и по формулам
Тогда Uпр =
2. Ток, проходящий через человека Ih =
- сопротивление основания, на котором стоял монтажник, принимаем равным нулю в виду дождливой погоды. Rосн = 0
Ih = Ih =
Причинами несчастного случая со смертельным исходом явились следующие обстоятельства:
- монтаж башенного крана проводился в дождливую, ветреную погоду без применения защитных мер при работе на расстоянии менее 30 м. от проводников ЛЭП - 35 кВ [5, пункт 9.5.1]
- неудовлетворительное состояние опор и изолиряторов фазных проводников на данном участке ЛЭП – 35
Литература [1, с 206; 5, с 98]
Задача №4
В трёхфазной электрической сети с изолированной нейтралью напряжением 380/220В человек, стоя на земле, прикоснулся к фазному проводнику. См. Рисунок.
Рисунок. Опасность прикосновения человека к проводнику 3x фазной электрической сети с изолированной нейтралью.
Дано:
- активное сопротивление изоляции проводников относительно земли r1=r2=r3=rиз=105Ом;
- ёмкость проводников при длине ≤ 0.4 км, c1=c2=c3=c ≤ 0,1 мкФ/км;
- ёмкость проводников при длине = 1…10 км, с1=с2=с3=с= 0,2 мкФ/км;
- напряжение фазное Uф=220В;
- сопротивление тела человека Rh=1000 Ом
Сопротивления основания, на котором стоит человек, и его обуви равны нулю.
Требуется:
- определить ток, прошедший через тело человека в 3-х случаях
- электрическая сеть короткая, длина проводников ≤ 0.4 км,
c1=c2=c3=c ≤ 0,1 мкФ/км;
- электрическая сеть протяженная, длина проводников = 1 км,
с1=с2=с3=с= 0,2 мкФ/км;
- электрическая сеть протяженная, длина проводников = 10 км,
с1=с2=с3=с= 0,2 мкФ/км.
Решение:
1.Электрическая сеть – короткая, ≤ 0.4 км.
При небольшой ёмкости проводников с ≤ 0,1 мкФ/км и большом значении сопротивления Xc = , ёмкостная проводимость проводников Yc близка к нулевому значению и ток через человека, замыкаясь на активное сопротивление изоляции, будет определяться формулой:
или - меньше порогового неотпускающего тока равного 10 – 15 мА.
2. Электрическая сеть протяженная, = 1 км.
с1=с2=с3=с= 0,2 мкФ/км.
Проводимость проводников будет определяться величиной ёмкостного сопротивления Xc.
Ток через человека в этом случае определяется по формуле:
где , Ом *) 1 мкф = 10-6 Ф
Тогда или
3. Электрическая сеть – протяженная, = 10 км. Ёмкостное сопротивление будет равным: Xc = Ом
Тогда или = 194 мА – больше смертельного значения тока, равного 100 мА
Вывод: Работа в коротких электрических сетях ( ≤ 0.4 км) менее опасна. Увеличение протяженности фазных проводников в 10 раз ( = 10 км) приводит к увеличению тока, и будет смертельно опасным.
Литература: [4, с 26 - 29]
Задача №5
Токарь во время работы на станке прикоснулся к корпуса электрического привода (ЭП) при замыкании фазного проводника на этот корпус. Напряжение питающей сети Uл = 6000 В. Сеть 3 х фазная с изолированной нейтралью. В результате токарь получил электрический удар, потерял сознание и скончался. Корпус токарного станка был заземлён на вертикальный металлический стержень диаметром d = 0,03 м и длиной
= 4м, верхний конец его находился на уровне земли, см. рисунок.
*) В механическом цехе несколько лет не проводился контроль изоляции проводников и электроустановках.
Рисунок. Прикосновение человека к корпусу ЭП замкнутого на фазный проводник в 3 х фазной сети с изолированной нейтралью.
Дано:
- линейное напряжение электросети Uл = 6000 В;
- сопротивление изоляции проводников ;
- сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом;
- сопротивление обуви и деревянного настила ;
- удельное сопротивление грунта ;
- длина и диаметр заземлителя = 4 м; d = 0,03 м;
- расстояние от заземлителя до рабочего X = 2м;
- ёмкость проводников относительно земли в цеховых условиях в связи с малой протяженностью принимаем равными нулю.
Требуется:
- определить напряжение прикосновения Uпр с учётом сопротивления обуви и деревянного настила , на котором стоял токарь.
- определить величину тока Ih, прошедшего через тело человека.
- сделать выводы о причинах несчастного случая со смертельным исходом и предложить защитные меры, обеспечивающие безопасность работ на механических станках в цехе.
Решение:
1. Величину тока через человека с учётом сопротивления определим по формуле
2. Найдём напряжение прикосновения Uпр:
Uпр =
3. Потенциал на заземлителе определим из выражения:
4. Найдём сопротивление вертикально-стержневого заземлителя :
5. Найдём величину тока через заземлитель:
Здесь фазное напряжение
Следовательно, Iз = А
6. Тогда потенциал будет равен: В
7. Определяем потенциал основания , на котором стоит токарь на расстоянии X = 2м от заземлителя: В.
8. Напряжение прикосновения будет равным: Uпр = 242 – 55,6 = 186,4 В
9. Таким образом величина тока = А или =120мА > 100 мА
Выводы: Основной причиной смертельного случая явилось неудовлетворительное состояние электроустановок и отсутствие контроля за сопротивлением изоляции проводников в механическом цехе при Uл = 6000 В (). Необходимо выполнить в механическом цехе схему защитного зануления и подключить корпуса станков к нулевому защитному сопротивлению РЕ для автоматического отключения при замыкании на корпус электроустановки.
Литература [4, с 14, с. 50]
Задача №6
Пытаясь исправить воздушный ввод электрической линии в жилой дом, человек, стоя на металлической бочке, коснулся рукой фазного проводника, идущего от трёхфазной четырёхпроводной электросети с заземлённой нейтралью, и был смертельно поражён током. В момент прикосновения другой человек, стоя на земле, на расстоянии 0,5 м от бочки касался её и также подвергся действию электрического тока.
Рисунок. Действие электрического тока на людей при попытке исправить воздушный ввод в жилой дом
Дано:
- напряжение фазное Uф = 220 В;
- сопротивление заземлённой нейтрали ;
- диаметр металлической бочки D = 0,5 м;
- удельное сопротивление грунта Ом · м;
- сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом.
Требуется:
- определить токи Ih и Ih , прошедшие соответственно через 1 го и 2 го человека. Сопротивление обуви пострадавших Rоб принять равным нулю.
Решение:
1. Определим ток, прошедший через человека стоявшего на металлической бочке: , А (1)
где сопротивление металлической бочки определяем по формуле: , Ом [1, с 207]
Ом.
Тогда А, или мА > 100 мА
2. Определим ток, прошедший через человека, касавшегося металлической бочки , А
Напряжение прикосновения определим по формуле
Определим: потенциал заземлителя В
Коэффициент прикосновения
Потенциал основания В
Коэффициент сопротивления основания , учитывающий сопротивление стекания тока с ног второго человека Rос = 3 - принимается в расчётах
Тогда Uпр = 62,4 · 0,68 · 0,45 = 19,1 В
Подставим найденные величины в формулу (2), получим:
или = 19 мА
Литература: [1, с 60; с 207]
Задача 7
В ванной комнате жилого дома произошло смертельное поражение человека электрическим током. Пострадавший, стоя в ванной 1 (см. рисунок) с небольшим количеством воды, взялся рукой за водопроводную трубу 2 и был поражен током. Электрическое напряжение возникло на сливном стояке 3 в результате повреждения изоляции фазного проводника L и контакта его со стояком в другом жилом помещении. Ванная и сливная труба 4 не имели контакта с водопроводной трубой 2, что и обусловило наличие напряжения между ванной 1 и трубой 2, которое воздействовало на пострадавшего. Напряжение возникло из-за отсутствия металлического патрубка 5, соединяющего ванну с водопроводной трубой 2 (низкое качество монтажа), а также из-за неудовлетворительной эксплуатации электропроводки и отсутствия контроля за состоянием изоляции в проводниках L и N в жилых помещениях.
Рисунок. Поражения человека электрическим током при пользовании ванной.
1- ванная, 2 - водопроводная труба, 3 - сливной стояк, 4 - сливная труба, 5 - металлический патрубок, 0, 1, 2 - сопротивления заземлений нейтрали трансформатора, сливного стояка и водопроводной трубы, L, N - фазный и нулевой рабочий проводники; SA –выключатель.
Замыкание и путь тока через человека.
Дано:
Фазное напряжение электрической сети Uф=220 В;
Сопротивление заземленной нейтрали трансформатора 0=8 Ом;
Сопротивление сливного стояка 1- 200 Ом;
Сопротивление заземления водопроводной трубы 2 = 4 Ом;
Сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом.
Требуется:
- определить ток, поразивший человека. Ih
Решение:
1. Ток через человека определяется по формуле:
Здесь - напряжение на корпусе ванны равно напряжению замыкания на стояке Uзм
2. Напряжение
- ток замыкания определяется:
Следовательно:
Тогда А или мА > 100 мА.
Вывод: Защитным средством от поражения электрическим током в ванной является установка металлического патрубка между ванной и водопроводными трубами.
Литература: [1, с 62]
Задача №8
При работе на компьютере в домашних условиях произошло замыкание фазного проводника напряжением 220 В на металлический корпус вычислительной машины.
Изоляция питающего проводника была нарушена и повреждена в нескольких местах посторонними предметами. Компьютер подключался к однофазной сети 3 х проводным шнуром через штепсельное соединение с защитными контактами и выводом проводников L, N и РЕ в распределительный щит на лестничной площадке.
См. Рисунок.
Рисунок. Принципиальная схема электропитания, защитного заземления и зануления компьютера.
1 – корпус компьютера (металлический)
2 – монитор компьютера
3 – узел заземления, зануления в распределительном щите
4 – металлическая конструкция (H: отопительная батарея)
5 – автоматический выключатель (предохранители)
6 – заземлитель нейтрали общего трансформатора
7 – вторичные обмотки общего трансформатора 6,5/0,4 кВ
8 – штепсельное соединение XS - 3
Дано:
- напряжение сети Uф = 220В;
- сопротивление человека Rh = 1000 Ом;
- сопротивление основания обуви Rосн = 5000 Ом;
- сопротивление заземления нейтрали Ом;
- сопротивление металлических конструкций Ом;
- длина проводников L, N, РЕ = 100 м;
- удельное сопротивление проводников ;
- сечение проводников S = 3 мм2;
- сопротивление вторичных обмоток общего трансформатора Zтр = 0,06 Ом.
Требуется:
Определить величину тока, прошедшего через оператора в 2 х случаях:
- при касании оператором, стоящего на изолированном основании, корпуса компьютера. см. рисунок, схема а)
- при двойном касании оператором: корпуса компьютера и металлической токопроводящей конструкции – отопительной батареи, см. рисунок, схема б)
Решение:
Первый случай, схема а)
1. Ток через человека: , А (1)
2. Напряжение на корпусе компьютера при замыкании проводника L:
, В (2)
3. Ток замыкания определится:
, А (3)
4. Сопротивление проводников L, N и РЕ: ,Ом (4)
RL,N,PE =0,018 · Ом.
Zтр = 0,06 Ом - сопротивление обмоток трансформатора с воздушным охлаждением (справочные данные)
Подставляя найденные значения, получим:
Iзам = А
5. Сопротивление проводников PE и PEN
RPE, PEN = Ом.
Определим напряжение на корпусе: Uк = 354,8 · 0,3 = 106, 4 В.
Ток через человека в первом случае определиться по формуле (1):
А, мА.
Второй случай, схема б)
Ток через человека будет равным: = А.
А > 100 мА.
Выводы 1. В первом случае, схема а) ток приведёт к электрическому удару и вызовет фибрилляцию сердца, во 2 м случае схема б) ток мА приведёт к смертельному исходу.
2. В обоих случаях при наличии на компьютере 3 х жильного кабеля с проводником PE произойдёт срабатывание схемы зануления с отключением электрической сети автоматическими выключателями.
Расчёт зануления:
1. Условия срабатывания защитного зануления: , А.
2. Ток плавких вставок (ток срабатывания автоматического выключателя):
IПЛ = 1,2 Iном, А
3. Номинальный ток компьютера: Iном = , А
= 100 Вт - номинальная мощность комплекса компьютера (принимаем)
Cosφ = 0,8 - коэффициент мощности трансформатора
Iном = А.
IПЛ = 1,2 · 0,568 = 0,68 А.
Ток замыкания из предыдущего расчёта равен 354,8 А.
Условие (1) выполняется 354,8 > 3 · 0,68 т. е. 354,8 А > 2,07 А.
Произойдёт срабатывание защитного зануления и отключение электросети и компьютера за время .
Литература: [1, с 178]
Задача № 9
На воздушной линии электропередачи (ВЛ) произошло замыкание фазного проводника на тело металлической опоры. При этом подверглись воздействию тока два человека: первый, находившийся ближе к опоре на расстоянии x1 от неё, и второй касавшийся металлической стойки забора, закреплённой в земле на расстоянии x2 от центра опоры ВЛ.
Рисунок. Действие электрического тока на людей, оказавшихся вблизи металлической опоры замкнутой на фазный проводник ВЛ.
Дано:
- ток, стекающий с опоры в землю, Iзм = 50 А;
- заглубление опоры в земле = 2 м;
- диаметр опоры d = 0,2 м;
- удельное сопротивление грунта Ом · м;
- сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом;
- длина шага человека a = 0,8 м;
- расстояние: x1 = 2м; x2 = 4 м; в = 1,0 м; x3 = 45 м.
Требуется:
- определить напряжение шага для первого человека - Uш, В;
- определить напряжение прикосновения для второго человека - Uпр, В. В обоих случаях учесть сопротивление оснований, на которых находились люди;
- определить потенциал стойки - φст, В;
- определить показания вольтметра – V, В.
Решение:
1. Напряжение шага для первого человека определим по формуле:
Uш = (φx = 2 - φx = 2,8) · β2, В.
Находим потенциал на поверхности земли на расстоянии x = 2м. и x = 2 + 0,8 = 2,8м от металлической опоры по формуле:
φx = , В
φx=2 = В.
φx=2,8 = В.
Найдём величину β2 - коэффициент сопротивления основания, на котором стоит первый человек, из формулы:
β2 = , = 3 - сопротивление основания одной ступни.
Тогда β2 =
Подставляя найденные величины, получим:
Uш = (350,7 – 264,4) · 0,625 = 86,3 · 0,625 = 53,9 В.
2. Напряжение прикосновения для второго человека определим по формуле:
Uпр = (φст - φx = 5) · 2, В
Определим потенциал металлической стойки на расстоянии x = 4 м от опоры.
φст = В.
Определим потенциал основания, на котором стоит второй человек, на расстоянии
x = 4 + 1 = 5 м от опоры.
φx = 5 = В.
Найдём величину - коэффициент сопротивления основания, на котором стоит второй человек из формулы.
,
- сопротивление основания, когда ступни ног стоят вместе.
Тогда
Подставляя найденные величины, получим:
Uпр = (191,5 – 155,2) · 0,86 = 36,3 · 0,86 = 31,2 В.
3. Определим показания вольтметра V после замыкания:
V = φф – φ x = 45, В.
где φф - потенциал замкнутого фазного проводника равен потенциалу замыкания на металлической опоре φзм,т.е φф = φзм
Определим φзм по формуле:
φзм = , В.
φзм = В.
Определим потенциал на поверхности земли на расстоянии x = 45 м от металлической опоры:
φ x = 45 = В.
Следовательно, показания вольтметра будет равным V = 1468 – 18 = 1450 В.
Литература: [3, с 87; 123, 129]
Задача №10
Корпус электродвигателя воздушного вентилятора, установленного на бетонное основание, соединён заземляющим проводником с металлическим листом, на котором стояли двое рабочих. При этом один рабочий касался корпуса эл. двигателя, а другой касался стальной трубы, вертикально забитой в землю и не имеющей связи с металлическим листом. В это время произошло замыкание обмотки работающего двигателя на его корпусе. (См. Рисунок)
Рисунок. Поражение человека электротоком при соприкосновении его со стальной трубой во время замыкания на корпус эл. двигателя.
Дано:
- эл. сеть трёхфазная с изолированной нейтралью напряжением Uл = 660 В;
- сопротивление изоляции проводников относительно земли r1 = r2 = r3 = r = 1800 Ом;
- сопротивление человека Rh = 1000 Ом;
- удельное сопротивление земли Ом · м;
- заглубление трубы в землю = 2 м;
- диаметр трубы d = 0,05 м;
- ёмкости проводников принимаются равными нулю.
Требуется:
- определить величины токов Ih , Ih ,мА.
- определить напряжение прикосновения Uпр и Uпр В.
Решение:
1. Ток Ih прошедший через первого человека, выражается зависимостью: Ih , А
где - напряжение прикосновения. - потенциал на корпусе эл. двигателя и на металлическом листе равны между собой, следовательно:
и Ih = 0.
Ток через человека не идёт.
2. Ток, проходящий через второго человека, определяется:
Ih , А = - напряжение на металлическом листе
Здесь -фазное напряжение сети.
В
3. Сопротивление вертикально заглублённой трубы rтр определяется по формуле:
rтр = , Ом
rтр = , Ом
Тогда Ih , А или Ih мА > 100 мА
4. Напряжение прикосновения :
В
Литература: [1, с. 57; 3, с 85]
Задача №11
При работе в металлическом сосуде ручной электродрелью напряжением 42 В был смертельно поражён электрослесарь. Питание дрели осуществлялось от однофазного трансформатора 220/ 42 В, который в свою очередь питался от сети 380/220 В с глухозаземлённой нейтралью. Корпус понижающего трансформатора и корпус электродрели были подсоединены к нулевому рабочему проводнику N. В период работы слесаря произошло замыкание фазного проводника L на корпус электродвигателя (ЭД) воздушного вентилятора, находившегося вне сосуда и подключённого также к проводнику N, см. рисунок.
Рисунок. Поражение человека током при работе с электроинструментом внутри сосуда.
Дано:
- напряжение фазное Uф = 220 В;
- сопротивление нулевого рабочего проводника N в два раза больше фазного L3,
RN = 2Rф;
- сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом;
- сопротивление обуви человека rоб = 1400 Ом;
- сопротивление основания rос = 8 Ом;
- сопротивление заземления нейтрали rо = 4 Ом;
Требуется:
- определить ток, проходящий через человека Ih.
- предложить технические меры, исключающие опасность поражения человека током.
Решение:
1. Ток, прошедший через человека при работе в металлическом сосуде, определяется:
, А
2. Напряжение нулевого рабочего проводника найдём из выражения:
, В
3. Ток замыкания фазы L1 на корпус ЭД:
Если - по условию задачи, то
Тогда
В
Следовательно ток будет равен А
или мА > 50 мА.
Для исключения опасности поражения человека током в рассмотренном случае необходимо установить дополнительно нулевой защитный проводник РЕ с повторным заземлением, подсоединив к нему отдельно корпус трансформатора
220/42 В, корпус ЭД и корпус электрической дрели. При этом понижающий трансформатор и электродвигатель должны иметь предохранители или автоматическиё выключатель в схеме защитного зануления.
Литература: [1, с. 64]
Задача №12
На опоре - деревянном столбе воздушной линии электропередачи напряжением 220 В произошёл обрыв нулевого рабочего проводника N, идущего в осветительную арматуру наружного освещения, установленного на этой опоре. В результате лампа погасла. Электромонтёр, стоя на металлическом стержне (рельсе), заглубленном в землю, взялся за конец оборванного провода, идущего от светильника и был смертельно поражен током. (см. рисунок)
Рисунок. Поражение электромонтёра током при попытке устранить обрыв нулевого рабочего проводника на ВЛ 220 В.
Дано:
- сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом;
- сопротивление обуви rоб = 800 Ом;
- сопротивление заземлённой нейтрали питающего трансформатора rо = 8 Ом;
- удельное сопротивление земли Ом;
- длина участка рельса, заглублённого в землю = 1,5 м;
- диаметр стержня (рельса) принимается d = 0,1 м.
- напряжение фазного проводника L Uф = 220 В;
- мощность лампы в светильнике P = 200 Вт.
Требуется:
- определить величину тока, поразившего электромонтёра
Решение:
1. Ток, поразивший электромонтёра:
, А
где - сопротивление лампы определим по формуле:
, Ом Ом;
- сопротивление заглублённого рельса определяется:
Ом
Тогда А или мА > 100 мА.
Литература: [1, с 64]
Задача №13
В трёхфазной электрической сети с заземлённой нейтралью напряжением 380/220 В произошло замыкание фазного проводника на землю; в это же время человек прикоснулся к другому фазному проводнику.
Рисунок. Прикосновение человека к фазному проводнику в сети с глухозаземлённой нейтралью в аварийном режиме.
Дано:
- сопротивление замыкания проводника L2 rзм = 200 Ом;
- сопротивление глухозаземлённой нейтрали ro = 4 Ом;
- сопротивление тела человека и обуви Rh = 3500 Ом;
- сопротивление основания, на котором стоит человек, принимаем равным нулю.
Требуется:
- определить, прошедший через человека ток Ih, мА;
- определить напряжение прикосновения Uпр, В
- определить ток Ih, если нейтраль трансформатора будет изолирована от земли.
Решение:
1. Ток, прошедший через тело человека определяется по формуле:
Ih = Uф · , А
Ih = 220 · А
или Ih = 62 мА < 100 мА.
2. Напряжение прикосновения определяется из выражения:
Uпр = Uф · Rh · , В
Подставляя известные величины, получим:
Uпр = 220· 3500 · 0,00028 = 215 В.
3. Величина тока Ih в сети с изолированной нейтралью при замыкании фазного проводника на землю будет равна:
Ih = А > 0,062 А
Ih = 103 мА > 100 мА.
Литература: [3, с 173]
Задача № 14.
Стоя на земле (на токоведущем основании) человек прикоснулся к фазному проводнику однофазной двухпроводной электрической сети, изолированной от земли, при нормальном режиме работы.
Рисунок. Прикосновение человека к фазному проводнику однофазной двухпроводной сети изолированной от земли.
Дано:
Первый случай:
- сопротивление изоляции фазного проводника L r1 = 60 кОм;
- сопротивление изоляции нулевого рабочего проводника N r2 = 15 кОм;
Второй случай:
- сопротивление изоляции фазного проводника L r1 = 15 кОм;
- сопротивление изоляции нулевого рабочего проводника N r2 = 60 кОм;
Третий случай:
- сопротивление изоляции фазного и нулевого рабочего проводника равны нормированным значениям. r1 = r2 = r = 500 кОм;
- напряжение сети Uc = 660 В;
- сопротивление основания, на котором стоит человек, и ёмкость проводников относительно земли принять равным нулю;
- сопротивление человека Rh = 1000 Ом.
Требуется:
- определить ток, прошедший через человека в 3 х случаях, сравнить полученные величины с пороговыми значениями тока.
- выяснить в каком случае и почему опасность поражения выше.
Дата публикования: 2015-10-09; Прочитано: 8097 | Нарушение авторского права страницы | Мы поможем в написании вашей работы!