Анализ опасности поражения человека электрическим током при однофазном прикосновении его в сети с изолированной и заземленной нейтралью

Вариант № 90

Содержание 

 

Вопрос №30. Анализ опасности поражения человека электрическим током при однофазном прикосновении его в сети с изолированной и заземленной нейтралью трансформатора. 2

Вопрос №51. Источники искусственного освещения, их достоинства и недостатки, область применения 6

Задача 17.2 11

Задача 19.5 13

Список использованной литературы ……………………………………… 16

 

Вопрос № 30. Анализ опасности поражения человека электрическим током при однофазном прикосновении его в сети с изолированной и заземленной нейтралью трансформатора

 

Однофазное включение  в цепь в сети с заземленной  нейтралью (рис. 1). В этом случае ток проходит через человека по пути «рука—ноги» или «рука—рука», а человек будет находиться под фазным напряжением.

В первом случае сопротивление  цепи будет определяться сопротивлением тела человека (Rч), обуви (Roб), основания (Rос), на котором стоит человек, сопротивлением заземления нейтрали (RН), и через человека потечет ток

Сопротивление нейтрали невелико, и им можно принебречь по сравнению  с другими сопротивлениями цепи. Для оценки величины протекающего через человека тока примем напряжение сети 380/220 В. Если на человеке надета изолирующая сухая обувь (кожаная, резиновая), он стоит на сухом деревянном полу, сопротивление цепи будет большим, а сила тока по закону Ома – небольшой.

Например, сопротивление  пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление  человека 1 кОм. Ток, проходящий через  человека:

Этот ток близок к пороговому ощутимому току. Человек почувствует  протекание тока, прекратит работу, устранит неисправность.

 

                           

Рис. 1. Однофазное прикосновение  в сети с заземленной нейтралью:  а - нормальный режим работы; б- аварийный режим работы (повреждена вторая фаза)

Если человек стоит  на влажной земле в сырой обуви  или босиком, через тело будет  проходить ток:

Iч = 220 В / (3000 + 1000) Ом = 0,055 А = 55 мА.

Этот ток может вызвать  нарушение в работе легких и сердца, а при длительном воздействии  и смерть.

Если человек стоит  на влажной почве в сухих и  целых резиновых сапогах, через  тело проходит ток:

I_ч = 220 В / (500 000 + 1000) Ом = 0,0004 А = 0,4 мА.

Воздействие такого тока человек  может даже не почувствовать. Однако даже небольшая трещина или прокол на подошве сапога может резко  уменьшить сопротивление резиновой  подошвы и сделать работу опасной.

Второй путь протекания тока возникает тогда, когда второй рукой человек соприкасается с электропроводящими предметами, соединенными с землей (корпусом заземленного станка, металлической или железобетонной конструкцией здания, влажной деревянной стеной, водопроводной трубой, отопительной батареей и т. п.). В этом случае ток протекает по пути наименьшего электрического сопротивления. Указанные предметы практически накоротко соединены с землей, их электрическое сопротивление очень мало. Поэтому сопротивление цепи равно сопротивлению тела и через человека потечет ток

Iч =  220 В / 1000 Ом = 0,22 А = 220 мА. Эта величина тока смертельно опасна.

При работе с электрическими устройствами не прикасайтесь второй рукой к предметам, которые могут  быть электрически соединены с землей. Работа в сырых помещениях, при  наличии вблизи от человека хорошо проводящих предметов, соединенных с землей, представляет исключительно высокую опасность и требует соблюдения повышенных мер электрической безопасности.

В аварийном режиме (рис. 1, б), когда одна из фаз сети (другая фаза сети, отличная от фазы, к которой прикоснулся человек) оказалась замкнутой на землю, происходит перераспределение напряжения, и напряжение исправных фаз отличается от фазного напряжения сети. Прикасаясь к исправной фазе, человек попадает под напряжение, которое больше фазного, но меньше линейного. Поэтому при любом пути протекания тока этот случай более опасен.

Однофазное  включение в цепь в сети с изолированной  нейтралью (рис. 2). На производстве для электроснабжения силовых электроустановок находят применение трехпроводные электрические сети с изолированной нейтралью. В таких сетях отсутствует четвертый заземленный нулевой провод, а имеются только три фазных провода. На этой схеме прямоугольниками условно показаны электрические сопротивления га, гв, гс изоляции провода каждой фазы и емкости СА, Св, Сс каждой фазы относительно земли. Для упрощения анализа примем гА = гв = гс = г, а СА = Св= Сс= С.

Если человек прикоснется  к одному из проводов или к какому-нибудь предмету, электрически соединенному с ним, ток потечет через человека, обувь, основание и через изоляцию и емкость проводов будет стекать на два других провода. Таким образом, образуется замкнутая электрическая цепь, в которую, в отличие от ранее рассмотренных случаев, включено сопротивление изоляции фаз. Так как электрическое сопротивление исправной изоляции составляет десятки и сотни килоом, то общее электрическое сопротивление цепи значительно больше сопротивления цепи, образующейся в сети с заземленным нулевым проводом. Т. е. ток через человека в такой сети будет меньше, и прикосновение к одной из фаз сети с изолированной нейтралью безопаснее. t.

    

Рис. 2. Однофазное прикосновение  в сети с изолированной нейтралью: а - нормальный режим работы; б - аварийный режим работы (повреждена вторая фаза)

Ток через человека в этом случае определяется по следующей формуле:

где Rцч - электрическое сопротивление цепи человекa, ω— круговая частота тока, рад/с.

Если емкость фаз невелика (это имеет место для непротяженных  воздушных сетей), можно принять  С=О. Тогда выражение для величины тока через человека примет вид:

Например, если сопротивление  пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление  человека 1 кОм, а сопротивление изоляции фаз 300 кОм, ток, который проходит через  человека (для сети 380/220 В), будет  равен

Iч = 3 • 220 В / [3 • (30 000 + 100 000 + 1000) + 300 000)] Ом = I =0,00095 А = 0,95 мА.

Такой ток человек может  даже не почувствовать. Даже если не учитывать  сопротивление цепи человека (человек  стоит на влажной земле в сырой  обуви), проходящий через человека будет  безопасен:

Iч = 3 • 220 В / 300 000 Ом = 0,0022 А = 2,2 мА.

Вопрос №51. Источники искусственного освещения, их достоинства и недостатки, область применения

 

Источники света, применяемые для  искусственного освещения, делят на две группы - газоразрядные лампы  и лампы накаливания. Лампы накаливания  относятся к источникам света  теплового излучения. Видимое излучение  в них получается в результате нагрева электрическим током  вольфрамовой нити. В газоразрядных  лампах излучение оптического диапазона  спектра возникает в результате электрического разряда в атмосфере  инертных газов и паров металлов, а также за счет явлений люминесценции, которое невидимое ультрафиолетовое излучение преобразует в видимый  свет.

При выборе и сравнении источников света друг с другом пользуются следующими параметрами: номинальное напряжение питания U (В), электрическая мощность лампы Р(Вт); световой поток, излучаемый лампой Ф(лм), или максимальная сила света J(кд); световая отдача ψ = Ф/Р(лм/Вт), т.е. отношение светового потока лампы к ее электрической мощности; срок службы лампы и спектральный состав света.

Благодаря удобству в эксплуатации, простоте в изготовлении, низкой инерционности  при включении, отсутствии дополнительных пусковых устройств, надежности работы при колебаниях напряжения и при  различных метеорологических условиях окружающей среды лампы накаливания  находят широкое применение в  промышленности. Наряду с отмеченными  преимуществами лампы накаливания  имеют и существенные недостатки: низкая световая отдача (для ламп общего назначения ψ = 7...20 лм/Вт), сравнительно малый срок службы(до 2,5 тыс. ч), в  спектре преобладают желтые и  красные лучи, что сильно отличает их спектральный состав от солнечного света.

В последние годы все большее  распространение получают галогеновые  лампы -лампы накаливания с иодным циклом. Наличие в колбе паров  иода позволяет повысить температуру  накала нити, т.е. световую отдачу лампы (до 40 лм/Вт). Пары вольфрама, испаряющиеся с нити накаливания, соединяются  с иодом и вновь оседают  на вольфрамовую спираль, препятствуя  распылению вольфрамовой нити и увеличивая срок службы лампы до 3 тыс. ч. Спектр излучения галогеновой лампы  более близок к естественному.

Основным преимуществом газоразрядных  ламп перед лампами накаливания  является большая световая отдача 40... 110 лм/Вт. Они имеют значительно  большой срок службы, который у  некоторых типов ламп достигает 8...12 тыс. ч. От газоразрядных ламп можно  получить световой поток любого желаемого  спектра, подбирая соответствующим  образом инертные газы, пары металлов, люминоформ. По спектральному составу  видимого света различают лампы  дневного света (ЛД), дневного света  с улучшенной цветопередачей (ЛЛД), холодного белого (ЛХБ), теплого белого (ЛТБ) и белого цвета (ЛБ).

Основным недостатком газоразрядных  ламп является пульсация светового  потока, что может привести к появлению  стробоскопического эффекта, заключающегося в искажении зрительного восприятия. При кратности или совпадении частоты пульсации источника  света и обрабатываемых изделий  вместо одного предмета видны изображения  нескольких, искажается направление  и скорость движения, что делает невозможным выполнение производственных операций и ведет к увеличению опасности травматизма.

К недостаткам газоразрядных ламп следует отнести также длительный период разгорания, необходимость применения специальных пусковых приспособлений, облегчающих зажигание ламп; зависимость  работоспособности от температуры  окружающей среды. Газоразрядные лампы  могут создавать радиопомехи, исключение которых требует специальных  устройств.

При выборе источников света для  производственных помещений необходимо руководствоваться общими рекомендациями: отдавать предпочтение газоразрядным  лампам как энергетически более  экономичным и обладающим большим  сроком службы; для уменьшения первоначальных затрат на осветительные установки  и расходов на их эксплуатацию необходимо по возможности использовать лампы  наименьшей мощности, но без ухудшения  при этом качества освещения.

Создание в производственных помещениях качественного и эффективного освещения  невозможно без рациональных светильников.

Электрический светильник - это совокупность источника света и осветительной арматуры, предназначенной для перераспределения излучаемого источником светового потока в требуемом направлении, предохранения глаз рабочего от слепящего действия ярких элементов источника света, защиты источника от механических повреждений, воздействия окружающей среды и эстетического оформления помещения.

Для характеристики светильника с  точки зрения распределения светового  потока в пространстве строят график силы света в полярной системе  координат (рис. 1).

Степень предохранения глаз работников от слепящего действия источника  света определяют защитным углом  светильника. Защитный угол - это угол между горизонталью и линией, соединяющей  нить накала (поверхность лампы) с  противоположным краем отражателя (рис. 2.).

     

Рис. 1 Кривые распределения силы света  в пространстве: 1 - широкая; 2 - равномерная;  3 – глубокая

 

 
Рис. 2  Защитный угол светильника: а - с лампой накаливания; б - с люминесцентными  лампами

 
 
Рис. 3. Основные типы светильников: а - "Универсаль"; б - "Глубокоизлучатель"; в - "Люцета"; г - "Молочный шарик"; д - взрывобсзопасный типа ВЗГ; е - типа ОД; ж-типа ПВЛП

Важной характеристикой светильника  является его коэффициент полезного  действия - отношение фактического светового потока светильника Ф_ф к световому потоку помещенной в него лампы Ф_п, т.е.

η_св = Ф_ф/Ф_п.

По распределению светового  потока в пространстве различают  светильники прямого, преимущественно  прямого, рассеянного, отраженного  и преимущественно отраженного  света.

Конструкция светильника должна надежно  защищать источник света от пыли, воды и других внешних факторов, обеспечивать электро-, пожаро- и взрывобезопасность, стабильность светотехнических характеристик  в данных условиях среды, удобство монтажа  и обслуживания, соответствовать  эстетическим требованиям. В зависимости  от конструктивного исполнения различают  светильники открытые, защищенные, закрытые, пыленепроницаемые, влагозащитные, взрывозащищенные, взрывобезопасные.

На рис. 3. приведены некоторые  наиболее распространенные типы светильников ("а-д" - для ламп накаливания, "е-ж" - для газоразрядных ламп).

 

 

 

 

 

 

 

 

Практическая часть

Задача 17(2).

 

Рассчитайте:

- кратность воздухообмена (n, ч^-1) в производственном помещении объемом Vn, м³ для удаления избыточной влажности, если площадь поверхности испаряющейся воды F, м²;

- скорость движения воздуха над источником испарения U, м/с;

- фактор гравитационной подвижности окружающей среды =0,028;

- давление водяных паров в окружающем воздухе Р₁, ГПа;

- давление водяных паров насыщающих воздух помещения Р₂, ГПа.