Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе
Поскольку целью лабораторной работы является исследование опасностей вследствие стекания тока в землю, то будем рассматривать напряжение прикосновения для человека, стоящего на проводящей поверхности (земля, бетонный или плиточный пол, сырые доски и т.п.) и касающегося заземленного корпуса двигателя и. Рассмотрим ситуацию, когда внешние проводящие элементы электрооборудования (корпус, станина и т.п. заземлены с помощью общей шины заземления на одиночный заземлитель, так, как это показано на рис. 3). При замыкании токоведущих частей на корпус одного из этих двигателей на заземлителе и всех присоединенных к нему металлических частях, в том числе на корпусах исправных двигателей, появится потенциал j з. Поверхность земли вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящей от формы и размеров заземлителя. Напряжение прикосновения для человека, касающегося заземленного корпуса двигателя и стоящего на земле (см. случай 3 на рис. 3), определяется отрезком АВ и зависит как от формы потенциальной кривой, так и от расстояния х между человеком и заземлителем (чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше Uпр и наоборот).
Рис. 3 Напряжение прикосновения при одиночном: 1 — потенциальная кривая: 2 — кривая, характеризующая изменение Uпр при изменении х. При одиночном полушаровом заземлителе радиусом r потенциал любой точки на поверхности земли вокруг заземлителя описывается уравнением (3), поэтому напряжение прикосновения составит: (9) (10) Коэффициент прикосновения α равен: α = 1 – r / x (10) При х ® , а практически при х > 20 м (случай 1 на рис. 3) отношение r/x → 0, поэтому напряжение прикосновения и коэффициент прикосновения будут иметь максимальные значения: U пр = φ з ; a1 = 1. По мере приближения человека к заземлителю U пр и a заземлителю уменьшаются и достигают минимальных значений когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 2 на рис. 3), Uпр = 0 и 1 = 0. Это безопасный случай, т.к. человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя з. При одиночном стержневом вертикальном заземлителе с заземлителя стекает ток I3. Найдем выражение для расчета потенциала точек на поверхности земли и потенциала заземлителя. Разбиваем заземлитель по длине на бесконечно малые участки каждый длиной dy и диаметром dy т.е. дисковые элементарные заземлители. С каждого такого участка в землю стекает ток, который обуславливает возникновение элементарного потенциала dφ, в некоторой точке земли.
dIз = , (11)
Рассмотрим точку А на поверхности земли, отстоящую от оси заземлителя на расстоянии х. Потенциал этой точки будет равен
dφ = , (12)
Учитывая, что m = , и заменяя dIз его значением из формулы (11), получаем:
dφ = , (13)
Проинтегрировав это уравнение по всей длине заземлителя (от 0 до l), получим искомое уравнение для потенциала точки А, т. е. уравнение потенциальной кривой
dφ = = , (14)
Потенциал заземлителя φ3 будет максимальным, будет, при х = 0,5d т. е.
φз = , (15)
Здесь 0,5 d << l, следовательно, первым слагаемым под корнем можно пренебречь. Тогда это уравнение примет вид:
φз = , (16) На рис. 2.3 показана потенциальная кривая заземлителя с вертикальным трубчатым электродом с отношением размеров l : d = 50. Рис. 4 - Распределение потенциала на поверхности земли вокруг заземлителя с вертикальным трубчатым электродом с размерами l : d = 50 (l = 2,5м; d = 0,05м) Заземлитель с протяженным трубчатым электродом на поверхности У этого вида заземлителя, находящегося на поверхности земли и заглубленного так, что его продольная ось совпадает с поверхностью земли, изменения потенциальной кривой различны в различных направлениях.
Рис. 5 - Распределение потенциала на поверхности земли вокруг заземлителя с протяженным трубчатым электродом: а) потенциальная кривая вдоль оси заземлителя; б) потенциальная кривая в плоскости, перпендикулярной оси заземлителя и пересекающей его в середине; в) эквипотенциальные кривые на поверхности земли вокруг протяженного заземлителя. Наиболее резко потенциал падает вдоль оси заземлителя (на концах заземлителя), а поперек оси - по линии, проведенной через его середину снижение потенциалов происходит более плавно. Уравнение потенциальных кривых этого заземлителя имеют следующий вид: а) вдоль оси заземлителя (по оси х), φх = , (17)
где l и d – длина и диаметр сечения заземлителя.
б) поперек оси заземлителя (по оси у),
φу = , (18)
Потенциал заземлителя будет при наименьшем значении х, т. е. при х = 0,5l, если φз вычисляется по (17), или при наименьшем значении у, т. е. при у = 0,5 d, если φз вычисляется из (18), т. е
φз = , (19)
Эквипотенциальные линии на поверхности земли вокруг протяженного заземлителя приближаются по форме к эллипсам, а на большом расстоянии от заземлителя они переходят в окружности (рис.5 в) Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений [5], указанных в табл. 2. Таблица 2
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения при аварийном режиме производственных электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с глухим заземлением нейтрали не должны превышать значений, указанных в табл. 3. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме бытовых электроустановок напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц не должны превышать значений, указанных в табл.4. Таблица 3
Таблица 4
Популярное: Почему человек чувствует себя несчастным?: Для начала определим, что такое несчастье. Несчастьем мы будем считать психологическое состояние... Генезис конфликтологии как науки в древней Греции: Для уяснения предыстории конфликтологии существенное значение имеет обращение к античной... ©2015-2024 megaobuchalka.ru Все материалы представленные на сайте исключительно с целью ознакомления читателями и не преследуют коммерческих целей или нарушение авторских прав. (362)
|
Почему 1285321 студент выбрали МегаОбучалку... Система поиска информации Мобильная версия сайта Удобная навигация Нет шокирующей рекламы |