192 (Расчетно-практические работы по БЖД)

11

Рис.1.2. Однофазное включение человека в трехфазную сеть с глухозаземленной нейтралью: 0 – нулевой провод; R0 – сопротивление заземления нейтрали

Рассмотрим две ситуации для сети с глухозаземленной нейтралью источника тока.

Пример 1.3

Условия аналогичны, указанным в примере 1.1: Rоб = 0, Rп = 0, Uф =220 В, Rчл = 1 кОм. Сопротивление заземления нейтрали в соответствии с Правилами устройства электроустановок R0 10 Ом, что значительно меньше сопротивления тела человека, следовательно, величиной R0 можно пренебречь (R0 = 0). В этом случае величина тока Iчл (А) составит:

Iчл = 220 / (1000 + 0 + 0 + 0) = 0,22 А = = 220 мА – смертельный ток

Пример 1.4

Условия аналогичны указанным в примере 1.2: Rоб = 45 кОм, Rп = 100 кОм, Uф =220 В, Rчл = 1 кОм, R0 = 0. Величина тока Iчл (А)

составит:

Iчл = 220 / (1000 + 45000 + 100000 + 0) = 0,0015 А =

= 1,5 мА – ощутимый ток (безопасно для человека)

Впримере 1.3 ток смертельно опасен для человека,

впримере 1.4 ток не опасен для человека, что показывает, какое исключительное значение имеет для безопасности работающих непроводящая ток обувь и, в особенности, изолирующий пол.

www.mitht.ru/e-library

12

1.1.3. Выбор схемы сети

Выбор схемы сети (режима нейтрали источника тока) определяется технологическими требованиями и условиями безопасности.

По технологическим требованиям предпочтение отдается четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью, т.к. в ней возможно использование двух рабочих напряжений – линейного и фазного, например 380/220В, где 380В – линейное напряжение, а 220В – фазное.

По условиям безопасности в период нормального режима работы сети более безопасна, как правило, сеть с изолированной нейтралью (примеры 1.1, 1.2), а в аварийный период – сеть с глухозаземленной нейтралью, т.к. в случае аварии (когда одна из фаз замкнута на землю) в сети с изолированной нейтралью напряжение неповрежденной фазы относительно земли может возрасти с фазного до линейного (Uл = 1,73 Uф), в то время как в сети с глухозаземленной нейтралью повышение напряжения может быть незначительным.

1.2. Определение силы тока, проходящего через тело человека, в сетях с различным режимом нейтрали при прикосновении человека к корпусу электроустановки при наличии защитного заземления

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей электроустановок (чаще всего корпуса), не находящихся под напряжением в обычных условиях, но которые могут оказаться под напряжением в случае пробоя фазы на корпус или повреждения изоляции электроустановки и к которым возможно прикосновение людей (рис.1.3).

Задача защитного заземления – устранение опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением.

www.mitht.ru/e-library

13

Рис.1.3. Схема защитного заземления в сети напряжением до 1000В с изолированной нейтралью: Rз – сопротивление заземляющего устройства, Rчл – сопротивление тела человека

Рис.1.4. Схема защитного заземления в сети напряжением до 1000В с глухозаземленной нейтралью

Принцип действия защитного заземления состоит в превращении «пробоя на корпус» в «пробой на землю» для уменьшения напряжения между корпусом, оказавшимся под напряжением, и землей до безопасных величин с помощью заземлителя, через который уходит большая часть тока, за счет значительно более низкого электросопротивления (по ГОСТ Rз = 4-10 Ом) по сравнению с сопротивлением тела человека (Rчл = 1000 Ом).

Если корпус электрооборудования не заземлен и оказался в контакте с фазой, то прикосновение к нему равносильно прикосновению к фазе. В этом случае ток, проходящий через тело человека (при малом сопротивлении обуви, пола и изоляции проводов относительно земли) может достигать опасных значений.

www.mitht.ru/e-library

14

Если корпус электроустановки заземлен, то ток Iчл (А), проходящий через тело человека (при Rоб = Rп = 0), можно определить по формулам

сеть с изолированной нейтралью (рис.1.3):

сеть с глухозаземленной нейтралью (рис.1.4):

где Rз – сопротивление заземляющего устройства, Ом.

Рассмотрим две ситуации для сети, обеспеченной защитным заземлением.

Пример 1.5

Исходные данные: Uф =220В, Rчл = 1 кОм, Ri = 90 кОм, Rз = 4 и 400 Ом. Величина тока Iчл (А) составит:

Iчл = 3*220*4 / 1000*90000 = 2,9*10-5 А =

= 0,03 мА – неощутимый ток (безопасно для человека)

Iчл = 3*220*400 / 1000*90000 = 2,9*10-3 А =

= 2,9 мА – ощутимый ток (безопасно для человека)

Пример 1.6

Исходные данные: Uф =220В, Rчл = 1 кОм, Ri = 90 кОм, Rз = 4 и 400 Ом, R0 = 10 Ом. Величина тока Iчл (А) составит:

Iчл = 220*4 / 1000 (10 + 4) = 0,063 А = = 63 мА – неотпускающий ток

Iчл = 220*400 / 1000 (10 + 400) = 0,215 А = = 215 мА – смертельный ток

Из примеров 1.5 и 1.6 видно, что защитное заземление применять целесообразнее в сетях с изолированной нейтралью, т.к. величина тока, проходящего через тело человека, безопасна при любых Rз, а в сети с глухозаземленной нейтралью – ток Iчл всегда опасен.

www.mitht.ru/e-library

15

Порядок выполнения работы

1)Определить силу тока Iчл, проходящего через тело человека, в электрической сети небольшой протяженности промышленной частоты с изолированной нейтралью при прикосновении человека к корпусу электроустановки при фазном напряжении Uф = 220В и различных сопротивлениях изоляции фазных проводов

(Ri = 1; 2; 5; 10; 50; 100; 200; 400 кОм) по формуле

1.1.Результаты расчетов внести в протокол 1.1.

2)Определить силу тока Iчл, проходящего через тело человека, в электрической сети небольшой протяженности промышленной частоты с глухозаземленной нейтралью при прикосновении человека к корпусу электроустановки при фазном напряжении Uф = 220В и различных сопротивлениях тела человека (Rчл = 1; 2; 4; 5; 10; 15; 20; 50 кОм) по формуле 1.2. Результаты расчетов внести в протокол 1.2.

3)По данным протоколов 1.1 и 1.2 построить два графика зависимости при заданных Rоб и Rп: Iчл (мА) = f (Rиз, кОм); Iчл (мА) = f (Rчл, кОм). Из графиков определить безопасные для человека значения Ri и Rчл.

4)Определить силу тока Iчл, проходящего через тело человека, в сети с изолированной нейтралью при прикосновении человека к корпусу электроустановки при наличии защитного заземления при фазном напряжении Uф = 220В и различных по величине сопротивле-

ниях изоляции (Ri = 1; 2; 5; 10; 50; 100; 200; 400 кОм)

и защитного заземления (Rз = 4; 400 Ом) по формуле

1.3.Результаты расчетов внести в протокол 1.3.

5)Определить силу тока Iчл, проходящего через тело человека, в сети с глухозаземленной нейтралью при прикосновении человека к корпусу электроустановки при наличии защитного заземления при фазном напряжении Uф = 220В и различных по величине сопро-

тивлениях изоляции (Ri = 1; 2; 5; 10; 50; 100; 200; 400

кОм) и защитного заземления (Rз = 4; 400 Ом) по формуле 1.4. Результаты расчетов внести в протокол

www.mitht.ru/e-library

16

6)По данным протоколов 1.3 и 1.4 сделать выводы о силе тока Iчл, проходящего через тело человека, при различных по величине сопротивлениях защитных заземлений.

www.mitht.ru/e-library

17

Протокол 1.4.

Uф = 220В; Rчл = ______ кОм; R0 = _______ кОм

Iчл (Rз = 4 Ом) = __________А = __________мА

Iчл (Rз = 400 Ом) = ________А = __________мА

Задание к работе № 1

Вариант задания соответствует № студента по журналу кафедры (табл.1.1).

www.mitht.ru/e-library

18

Вопросы для проверки

Учебное пособие, стр. 175-197; учебно-методическое пособие

1.Источники опасности производственного электротравматизма.

2.Виды воздействия электрического тока на организм человека.

3.Виды поражения человека электрическим током.

4.Факторы, определяющие тяжесть электротравм.

5.Классификация пороговых токов.

6.Приведите схемы включения человека в электрическую цепь, возможные в производственных условиях, и объясните их опасность.

7.Опасность включения человека в сеть при нормальной работе и в аварийной ситуации.

8.Явления, возникающие при замыкании одной фазы на землю. Поле растекания тока.

9.Шаговое напряжение. Напряжение прикосновения.

10.Классификация электрооборудования по способам защиты человека от поражения током.

11.Мероприятия по обеспечению безопасности работы с электрооборудованием.

12.Роль изоляции при обеспечении электробезопасности в сетях с различным режимом нейтрали. Виды изоляции.

13.Защитное заземление. Определение, схема, принцип действия.

14.Виды заземлителей. Нормирование величины сопротивления заземляющего устройства.

15.Зануление. Определение, схема, принцип действия. Назначение повторного заземления нулевого провода в системе зануления.

16.В каких случаях обязательно используются системы защитного заземления и зануления?

17.Защитное отключение. Определение, схемы, элементы защитно-отключающих устройств, принцип действия.

18.Защитные средства и предохранительные приспособления (основные и дополнительные).

www.mitht.ru/e-library

19

Расчетно-практическая работа № 2

ОЦЕНКА ВЗРЫВОПОЖАРООПАСНЫХ ПРОЦЕССОВ, ИСПОЛЬЗУЮЩИХ МЕЛКОДИСПЕРСНЫЕ ТВЕРДЫЕ ВЕЩЕСТВА

Цель работы

1.Определить категорию помещения по взрывопожарной опасности в соответствии с НПБ 105-03*1.

2.Оценить безопасность (опасность) технологического процесса с использованием мелкодисперсных твердых веществ.

Введение

Пыль – дисперсная система, состоящая из газообразной дисперсной среды и твердой дисперсной фазы (размером преимущественно 10-100 мкм). В большинстве случаев дисперсионной средой является воздух. Такая система называется аэровзвесь или аэрозоль, а осевшая из воздуха пыль – аэрогель или просто гель.

Основными причинами поступления пыли в рабочую зону могут быть: несовершенное в гигиеническом отношении технологическое оборудование, нерациональное устройство укрытий агрегатов, транспортных линий, недостаточно эффективная аспирация*2, недостаточная механизация и автоматизация производственных операций, нарушение герметичности технологического оборудования.

Производственная пыль внутри технологического оборудования и в производственных помещениях, как в осевшем, так и во взвешенном состоянии, при определенных условиях может стать источником взрывов и пожаров.

*1 Нормы пожарной безопасности Государственной противопожарной службы министерства Российской Федерации по делам гражданской обороны, чрезвычайным ситуациям и ликвидации последствий стихийных бедствий «Определение категорий помещений, зданий и наружных установок по взрывопожарной и пожарной опасности. НПБ 105-03» *2 Аспирация – отсасывание аэрозолей (пыли) от мест образования с помощью специальных устройств – аспираторов

www.mitht.ru/e-library

20

Наибольшую пожарную опасность представляет пыль, находящаяся в воздухе, т.е. аэровзвесь; она способна не толь гореть, но и взрываться. Особенность пыли – ее сильно развитая поверхность; она определяет адсорбционную способность пыли, склонность к электризации, в значительной степени – ее химическую активность и др.

В свою очередь удельная поверхность пыли зависит от ее дисперсности, т.е. от размеров частиц. Как правило, пыль, особенно полученная в реальных технологических процессах (при растаривании, измельчении, дроблении, просеивании, сушке, таблетировании, брикетировании, транспортировании, шлифовке различных твердых продуктов) содержит частицы различных размеров. Дисперсность пыли, полученной даже в одних и тех же процессах, непостоянна и зависит от различных факторов: влажности сырья в воздухе, скорости движения воздуха и др. Дисперсность аэровзвесей существенно влияет на ее пожарную опасность.

Уменьшение размера частиц резко повышает их удельную поверхность, и количество адсорбированного газа (воздуха) на поверхности возрастает. Поскольку на поверхности частиц адсорбируется в первую очередь компонент с более низкой температурой кипения, то аэрозольные частицы как бы обогащаются кислородом и становятся очень чувствительными к окислению (горению).

Таким образом, чем больше дисперсность аэровзвеси, тем сильнее развита ее поверхность, выше химическая активность, ниже температура самовоспламенения и шире температурный интервал, в котором возможен взрыв. Скорость горения высокодисперсной аэровзвеси приближается к скорости горения газов, и процесс горения протекает наиболее полно.

Химическая активность пыли определяется ее способностью вступать в реакции с различными веществами, в том числе и в реакции окисления и горения. Химическая активность пыли определяется природой вещества, из которого она образована (качественный и количе-

www.mitht.ru/e-library