Нормальный режим работы
Задание №1. Исследовать зависимость тока, проходящего через тело человека при прямом прикосновении к фазному проводу, от активного сопротивления изоляции проводов сети с изолированной, а затем с заземленной нейтралью при постоянном значении емкости проводов относительно земли, соблюдая условие: RAE = RBE = RCE = RPEN и CAE = CBE = CCE = CPEN.
Значение тока, проходящего через человека, прикоснувшегося к фазе
трехфазной сети - трехпроводной с изолированной нейтралью (Ih-3)
и четырехпроводной с заземленной нейтралью (Ih-4), в зависимости
от сопротивления изоляции фазного провода, Rh=... Ом
| Сопротивление изоляции R, кОм | Ток, проходящий через человека в трехпроводной сети, Ih-3, мА | Ток, проходящий через человека в четырехпроводной сети, Ih-4, мА |
| 1,0 | ||
| 2,5 | ||
| ∞ | 0,4 |
Рис. 1 Зависимость силы тока, протекающего через человека при прикосновении к фазе, от сопротивления изоляции: 1 – сеть трехфазная 3х-проводная с изолированной нейтралью; 2 – сеть трехфазная 4х-проводная с заземленной нейтралью
Задание №2. Исследовать зависимость тока, проходящего через тело человека при прямом прикосновении к фазному проводу, от емкости проводов относительно земли в сети с изолированной, а затем с заземленной нейтралью при постоянном значении активного сопротивления изоляции проводов, соблюдая условие: RAE = RBE = RCE = RPEN и CAE = CBE = CCE = CPEN.
Таблица 7
Значение тока, проходящего через человека, прикоснувшегося
к фазе трёхфазной сети – трехпроводной с изолированной
нейтралью (Ih-3) и четырехпроводной с заземленной нейтралью (Ih-4)
в зависимости от емкости фазного провода относительно земли, Rh =1 кОм
| Сопротивление изоляции фазного провода R = 10 кОм | ||
| Емкость фазы относительно земли C, мкФ | Ток, проходящий через человека в трехпроводной сети, Ih-3, мА | Ток, проходящий через человека в четырехпроводной сети, Ih-4, мА |
| 0,1 | ||
| 0,25 | ||
| 0,5 | ||
| 2,5 |
Рис. 2 Зависимость силы тока, протекающего через человека при прикосновении к фазе, от емкости сети относительно земли: 1 – сеть трехфазная 3х-проводная с изолированной нейтралью; 2 – сеть трехфазная 4х-проводная с заземленной нейтралью
Задание №3. Исследовать влияние активного сопротивления в цепи тела человека Rh на значение тока Ih, проходящего через человека, прикоснувшегося к фазному проводу сети с изолированной и с заземленной нейтралью, при нормальном режиме работы сети.
Значения тока, проходящего через человека, прикоснувшегося
к фазному проводу трехфазной сети - трехпроводной с изолированной
нейтралью (Ih-3)и четырехпроводной с заземленной нейтралью (Ih-4)
и значения напряжения UE -3 и UE-4 между фазным проводом и землёй
при разных значениях сопротивления цепи человека Rh
| Человек прикасается к фазному проводу фазы А Сопротивление изоляции фазного провода RAE = RBE = RCE = RPEN = 10 кОм; Емкость фазы относительно земли CAE = CBE = CCE = CPEN = 0, мкФ | ||||
| Сопротивление цепи человека Rh, кОм | Ток, проходящий через человека в трехпроводной сети, Ih-3, мА | Напряжение между фазным проводом и землёй в трехпроводной сети, UE-3, В | Ток, проходящий через человека в четырехпроводной сети, Ih-4, мА | Напряжение между фазным проводом и землёй в четырёхпроводной сети, UE-4,, В |
| 1,0 | ||||
| 5,0 | ||||
| 10,0 | ||||
| 100,0 |
Рис. 3 Зависимость силы тока, протекающего через человека при прикосновении к фазе, от сопротивления цепи человека: 1 – сеть трехфазная 3х-проводная с изолированной нейтралью; 2 – сеть трехфазная 4х-проводная с заземленной нейтралью
Рис. 4 Зависимость напряжения от сопротивления цепи человека: 1 – сеть трехфазная 3х-проводная с изолированной нейтралью; 2 – сеть трехфазная 4х-проводная с заземленной нейтралью
Аварийный режим работы сети.
Задание №4. При аварийной ситуации (замыкание фазного провода на землю через сопротивление растеканию тока RЗМ) провести сравнительный анализ опасности прикосновения человека к исправному фазному проводу в сетях с изолированной и заземленной нейтралью. Исследовать характер влияния сопротивления RЗМ на значение тока Ih, протекающего через человека.
Значения тока, проходящего через человека, прикоснувшегося к фазному
проводу трехфазной сети - трехпроводной с изолированной нейтралью (Ih-3)
и четырехпроводной с заземленной нейтралью (Ih-4) и значения
напряжения UE-3 и UE-4 между фазным проводом и землёй
в аварийной ситуации при замыкании другого фазного провода на землю
| Человек прикасается к фазному проводу фазы А; Сопротивление цепи человека Rh, 1 кОм; Сопротивление изоляции фазного провода RAE = RBE = RCE = RPEN = 10кОм; Емкость фазы относительно земли CAE = CBE = CCE = CPEN = 0,мкФ | ||||
| Сопротивление растеканию тока RЗМ при замыкании фазного провода на землю | Ток, проходящий через человека в трехпроводной сети, Ih-3, мА | Напряжение между фазным проводом и землёй в трехпроводной сети, UE-3, В | Ток, проходящий через человека в четырехпроводной сети, Ih-4, мА | Напряжение между фазным проводом и землёй в четырёхпроводной сети, UE-4,, В |
Рис. 5 Зависимость тока Ih, протекающего через человека от сопротивления
RЗМ при аварийном режиме работы.
Задание №5. При аварийной ситуации (замыкании фазного провода на землю через сопротивление растеканию тока RЗМ) выполнить исследование характера влияния сопротивления в цепи тела человека, прикоснувшегося к исправному фазному проводу в сетях с изолированной и заземленной нейтралью, на значение тока Ih, протекающего через человека.
Значения тока, проходящего через человека, прикоснувшегося к фазному
проводу трехфазной сети - трехпроводной с изолированной нейтралью (Ih-3)
и четырехпроводной с заземленной нейтралью (Ih-4) в аварийной ситуации
при замыкании другого фазного провода на землю при разных значениях
сопротивления цепи человека Rh
| Человек прикасается к фазному проводу фазы А Сопротивление растеканию тока RЗМ при замыкании фазного провода фазы 10 на землю, Ом; Сопротивление изоляции фазного провода RAE = RBE = RCE = RPEN = 10, кОм; Емкость фазы относительно земли CAE = CBE = CCE = CPEN =0, мкФ | ||||
| Сопротивление цепи человека Rh, кОм | Ток, проходящий через человека в трехпроводной сети, Ih-3, мА | Напряжение между фазным проводом и землёй в трехпроводной сети, UE -3, В | Ток, проходящий через человека в четырехпроводной сети, Ih-4, мА | Напряжение между фазным проводом и землёй в четырёхпроводной сети, UE-4,, В |
| 1,0 | ||||
| 5,0 | ||||
| 10,0 |
Рис.6 Зависимость тока Ih, протекающего через человека от сопротивления растекания тока RЗМ
при замыкании фазного провода фазы В на землю;
Рис.7 Зависимость напряжения U от сопротивления растекания тока RЗМ
при замыкании фазного провода фазы В на землю;
Выводы:
Сети с изолированной нейтралью целесообразно применять в случаях, когда имеется возможность поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна. Такими являются непротяженные малоразветвленные сети, не подверженные воздействию агрессивной среды и находящиеся под постоянным контролем квалифицированного персонала.
Сети с заземленной нейтралью надлежит применять там, где невозможно обеспечить хорошую изоляцию проводов (из-за высокой влажности, агрессивной среды), когда нельзя быстро отыскать или устранить повреждение изоляции либо когда емкостные токи сети вследствие значительной ее разветвленности достигают больших значений, опасных для человека.
По условиям прикосновения к фазному проводу в период нормального режима работы сети более безопасной является, как правило, сеть с изолированной нейтралью, а в аварийный период – сеть с заземленной нейтралью.
Ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к фазе трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью в период нормальной и аварийной ее работы, практически не изменяется с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли.
В этом случае существенно повышают безопасность сопротивления обуви, грунта (пола) и другие сопротивления в электрической цепи человека.
В трехфазных трехпроводных сетях в нормальном режиме работы при сопротивлениях фазы относительно земли, равных нескольким десяткам кОм и более, ток, проходящий через человека, невелик и даже может не превышать длительно допустимой величины. Поэтому в сетях с изолированной нейтралью, имеющих высокое сопротивление изоляции и малую емкость и не имеющих повреждение изоляции, безопасно однофазное включение. Однако у разветвленных сетей с большим числом потребителей общее сопротивление изоляции мало и емкость имеет значительную величину.
В аварийном режиме ток, протекающий через человека, определяется лишь сопротивлением цепи человека. Напряжение прикосновения в этом случае будет значительно больше фазного и несколько меньше линейного напряжения сети.