Установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики

9. Установка должна быть удобной и простой в эксплуатации, отвечать требованиям эстетики.

Напряжение прикосновения. Напряжение шага

Прикосновение к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением. Указанные части электроустановок (корпуса, оболочки, кабеля) могут оказаться под напряжением лишь случайно в результате повреждения изоляции. При случайном касании этих частей человек будет находиться под воздействием напряжения прикосновения (рис.2). Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12.1.009). При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю будет проходить через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение).

 

Рис. 2. Прикосновение к корпусу, оказавшемуся под напряжением:
а – при исправном заземлении; б – при отсутствии заземления

Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса, может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов:

a ₁ - учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек;a ₂ - учитывающего дополнительное сопротивление в цепи человека (одежда, обувь) U_пр = U₃*a ₁*a ₂, а ток, проходящий через человека I_h = (I₃*R₃*a ₁*a ₂)/R_h Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания (рис. 3).

 

Рис. 3. Напряжение прикосновения к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением::
I – кривая распределения потенциалов; II - кривая распределения напряжения прикосновения

Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12.1.009).

U_ш = U₃ b ₁b ₂,  I_h = I₃*(R₃/R_r)b₁*b ₂,

где
b ₁ - коэффициент, учитывающий форму заземлителя;
b ₂- коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда). Таким образом, если человек находится на грунте вблизи заземлителя, с которого стекает ток, то часть тока может ответвляться и проходить через ноги человека по нижней петле (рис. 4).

Рис. 4. Включение на напряжение шага

Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой - на расстоянии шага от него. Если человек находится вне поля растекания или на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно нулю (рис. 5).

.Необходимо иметь в виду, что максимальные значения a ₁ и a ₂ больше таковых соответственно b ₁ и b ₂, поэтому шаговое напряжение значительно меньше напряжения прикосновения.

Рис.5. Напряжение шага:
а - общая схема; б – растекание тока с опорной поверхности ног человека

Кроме того, путь тока "нога-нога" менее опасен, чем путь "рука-рука". Однако имеется много случаев поражения людей при воздействии шагового напряжения, что объясняется тем, что при воздействии шагового напряжения в ногах возникают судороги, и человек падает. После падения человека цепь тока замыкается через другие участки тела, кроме того человек может замкнуть точки с большими потенциалами.

Задача 22

Определить необходимую толщину бетонных стен между лабораторией, в которой имеется установка с рентгеновской трубкой, и соседними производственными помещениями. Исходные данные: Ближайшее рабочее место в соседнем с лабораторией помещении расположено на расстоянии 3м от рентгеновской трубки. Продолжительность работы рентгеновской трубки в течение дня составляет 6 часов. Сила тока трубки равна 0,8мА. Напряжение на аноде трубки равно 150кВ.

Решение:

1.Расчёт толщины защитных экранов от прямого рентгеновского излучения.

Рентгеновское излучение имеет непрерывный энергетический спектр, максимальная энергия которого соответствует номинальному напряжению на рентгеновской трубке U₀. При расчёте защитных экранов от рентгеновского излучения следует учитывать изменение его спектрального состава, возникающее в следствие более сильного поглощения низкоэнергетических компонентов спектра с ростом толщины защитного слоя. Для определения толщины защитного экрана из бетона при напряжении на аноде 150кВ следует воспользоваться табл. 1(приложение). Толщина защитного экрана в этом случае определяется в зависимости от коэффициента К₂

 ,где t-время работы рентгеновской трубки в неделю (t=36ч), I-сила тока трубки, мА; R-расстояние между трубкой и рабочим местом, м; D₀-предельно допустимая недельная доза облучения, равная 1мЗв.

Тогда , тогда по таблице 1 приложения находим толщину бетонного защитного экрана d₀=200мм.

При определении толщины защитного экрана также рекомендуется увеличить расчетную толщину её на один слой половинного ослабления .По табл.2(приложение)определим значение толщину слоя половинного ослабление d_1/2=23мм. В результате получили, что толщина защитных экранов от прямого рентгеновского излучения равна: d=d₀+d_1/2=200+23=223мм.

2.Расчёт толщины защитных экранов от рассеянного рентгеновского излучения.

Для определения толщины защитного экрана из бетона воспользуемся данными табл.3(приложение), где коэффициент К₂ такой же как при прямом рентгеновском излучении. В этом случае R-расстояние от места рассеяния излучения до ближайшего рабочего места в соседнем помещении, м. Воспользовавшись табл.3 получим d=100мм.

 

Задача 4

Вычислить значение толщины вторичной обмотки трансформатора токов нулевой последовательности, намотанной проводником ПЭТВ и сделать вывод о возможности размещения первичных обмоток, если D_н=0,5D₂, типоразмер сердечника К20х10х5, диаметр провода по меди 0,27мм, n₂=1500, .

Решение:

По типоразмеру сердечника (КD₁xD₂xh, где D₁ и D₂-наружный и внутренний диаметры сердечника, см; h-высота сердечника) определим D₂=10см.

Найдём среднюю длину намотанного слоя:

Найдём среднее число витков в слое вторичной обмотки

, где К_у - коэффициент укладки провода, который равен К_у=0,8; d_из- диаметр обмоточного провода с изоляцией, который определяем по приложению 2 d_из=0,31мм

тогда

Определяем число слоев вторичной обмотки

, принимаем n_сл=3

Уточнённое значение толщины вторичной обмотки с учётом изоляции и коэффициента разбухания К_р=1,25 определяем по формуле:

Выполним проверку: , условие выполняется.

Конструкция и расположение проводников первичных обмоток должны обеспечить малое значение амплитуды сигнала небаланса на выходе трансформатора. Достаточно эффективным способом снижения небаланса являются ориентация и расщепление первичных проводников в окне тороида. Первым способом(ориентация) состоит в том, что систему из жестко закреплённых между собой первичных проводников поворачивают вокруг оси тороида до тех пор, пока не будет достигнут минимум небаланса. Экспериментально установлено, что при двух первичных обмотках значения небаланса в зависимости от угла поворота системы могут отличаться в 4 раза. Основным недостатком данного способа является трудоёмкость настройки трансформатора.

Второй способ(расщепление первичных проводников) заключается в замене токоведущего проводника каждой фазы несколькими параллельными соединёнными проводниками. Сечение каждого во столько раз меньше исходного, сколько “расщеплений” запланировано. Минимальный небаланс достигается в том случае, если расщепленные части фазного проводника располагаются диаметрально противоположно в окне магнитопровода при четном числе “расщеплений”.Из опытных данных известно, что целесообразно использовать 2 и 4 расщепления, так как дальнейшее увеличение не приводит к существенному снижению небаланса.

Список используемой литературы:

1.Долин П.А. “Основы техники безопасности в электроустановках”.

М.: Энергоатомиздат, 1984г;

2. “Охрана труда в машиностроении” под ред. Юдина Е.Я. М.:Машиностроение,1983г;

3. “Средства защиты в машиностроении. Расчёт и проектирование” М.:Машиностроение, 1989г;

4. “Трансформаторные датчики тока устройств защитного отключения(Проектирование и расчёт).Методическое пособие.” Новосибирск: НГТУ, 1992г.

Приложение 1.

Таблица 1.Толщина защитного экрана, мм, от прямого рентгеновского излучения

К2	U0, кВ
	100		150		200		250		300
	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон
0,001 0,002 0,003 0,005 0,01 0,02 0,03 0,05 0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 3 5 10 15	- 0,5 0,5 0,8 1 1,3 1,3 1,5 1,5 1,8 2 2,2 2,5 2,8 2,9 3 3,3 3,3	- - - - 70 85 100 120 130 140 160 170 180 200 210 220 240 245	0,5 1 1 1,3 1,5 1,8 2 2 2,3 2,5 2,8 3 3,2 3,5 4 4,3 4,5 4,6	- - - - 140 150 170 180 200 220 230 250 270 290 320 340 360 380	1 1,2 1,5 2 2,3 2,5 2,8 3 3,5 3,8 4 4,5 5 5,5 5,8 6 6,5 6,7	- - - - 180 200 220 240 270 300 310 320 350 380 390 400 430 445	1,5 2,2 2,5 3 3,5 4 4,5 5 5,8 6,5 7 7,5 8,5 9,5 10 10,5 11,5 11,8	- - - - 200 230 240 270 300 340 350 370 400 430 440 460 490 500	1,5 3 4 4,5 6 7,2 8,3 10 11,5 13 13,5 14,5 16,5 18 19 20 21,5 22,5	- - - - 260 290 310 340 370 400 410 430 460 490 510 520 560 580

Таблица 2. Значения d_1/2

U0, кВ	d1/2, мм
	Свинец	Бетон
100 150 200 250 300	0,2 0,3 0,5 0,9 1,7	15 23 28 29 31

Таблица 1.Толщина защитного экрана, мм, от прямого рентгеновского излучения

К2	U0, кВ
	100		150		200		250		300
	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон	Свинец	Бетон
0,01 0,02 0,03 0,05 0,1 0,2 0,3 0,5 1 2 5 10 20 50 100	0,1 0,2 0,4 0,5 0,7 0,9 1 1,2 1,4 1,6 1,8 2,1 2,3 2,5 2,8	20 35 45 55 65 80 85 100 120 130 150 170 180 200 220	0,1 0,3 0,5 0,8 1 1,2 1,3 1,5 1,8 2 2,3 2,6 2,9 3,2 3,5	30 45 55 80 100 120 130 140 160 185 210 230 260 280 310	0,2 0,5 0,8 1 1,4 1,8 2 2,2 2,6 3 3,6 4,1 4,6 5,1 5,6	40 65 90 120 140 170 180 190 220 250 280 300 340 370 390	0,3 0,8 1,2 1,5 2 2,7 3 3,5 4,2 5 5,8 6,5 7,3 8 8,8	50 75 100 125 150 180 190 210 230 260 290 320 360 390 420	0,6 1,2 2,3 3 4 5 5,5 6,3 7,5 9 10,5 12 13,5 15 17	70 95 120 145 170 200 210 220 250 280 310 340 380 410 480