Характеристики теплового расцепителя

Значения сопротивлений в цепи тока короткого замыкания

R_Ф – сопротивление фазного проводника от источника питания до места замыкания,

R_Н – сопротивление нулевого проводника от источника питания до места замыкания,

Z_Т/3 – сопротивление обмотки источника питания сети.

Характеристики теплового расцепителя

Указания к решению задачи

Схема для анализа ситуации

При замыкании фазного провода на корпус зануленного прибора ток замыкания протекает по двум ветвям: через нулевой проводник (I_н) и через тело человека, r_фун. и r_о(I_h).

Сопротивление первой ветви (R_Н) намного меньше, чем сопротивление второй ветви (R_h+r_фун.+r_о), поэтому практически весь ток замыкания пойдет через нулевой провод. Этот ток определяется по формуле:

.

Сопротивления R_ф и R_н очень малы, поэтому ток I_з велик (намного превышает ток потребления приборов, запитанных через расцепитель). Такие большие токи называют токами короткого замыкания и обозначают I_кз.

После определения I_кз можно по характеристикам расцепителя найти время его срабатывания t_ср, а также вычислить падение напряжения на нулевом проводнике U_ао:

.

Ветвь тока, протекающего через тело человека, тоже расположена между точками a и o. Поскольку в этой ветви сопротивление тела человека R_h намного превосходит два остальных сопротивления (r_о и r_фун.), падение напряжения на теле человека U_пр будет практически равно напряжению U_ао, [7 или 8].

.

Задача № 8

Находящийся в командировке сотрудник отдела маркетинга принимал ванну в своем гостиничном номере. Коснувшись рукой крана, он получил электрический удар.

К несчастному случаю привела следующая цепь событий: при последнем ремонте сантехники ванна была заменена, но ремонтники, в нарушение действующих правил, не выполнили металлическую связь между ванной и системой водопровода. В системе канализации здания произошла утечка. Место утечки оказаылось недалеко от заземлителя трансформаторной подстанции. Из-за сильного увлажнения грунта система канализации оказалась под потенциалом , где – потенциал заземленной нейтрали трехфазной вторичной обмотки трансформатора подстанции.

Пользуясь литературой [7 или 8], укажите, какие ощущения будет испытывать человек, принимающий ванну. С помощью ГОСТ 12.1.038-82 оцените степень опасности, которой он подвергается. Что может предпринять пострадавший, если он не в состоянии разжать пальцы руки, обхватившей кран?

Исходные данные

Потенциал нейтрали был повышен вследствие замыкания одного из фазных проводов на металлические конструкции, имеющие связь с землей. Фазное напряжение вторичной обмотки трансформатора подстанции – 220 В. Сопротивление заземления нейтрали (с учетом влияния сопротивления растеканию тока в земле системы канализации r_к ) – 3,2 Ом.

R_h – сопротивление тела человека,

r_в – сопротивление растеканию тока в земле водопровода,

r_кв – сопротивление электрической связи между краном и ванной,

r_зм – сопротивление растеканию в земле конструкций, на которые произошло замыкание.

Указания к решению задачи

Схема для анализа

Прежде всего необходимо найти потенциал нейтрали подстанции. Его величина определяется напряжением сети и сопротивлениями r_о
и r_зм.

Эквивалентная схема для определения j₀

Сначала найдем значения тока замыкания на землю I_З:

,

где Е – фазное напряжение.

Потенциал нейтральной точки определяется по формуле

.

Теперь можно перейти к определению тока через тело человека I_h и напряжения прикосновения U_пр.

Как видно из схемы, r_к подключено параллельно источнику напряжения, поэтому его величина для последующих вычислений значения не имеет. Вместе с тем следует сказать, что r_к оказывает влияние на уровень .

Поскольку R_h>> r_кв, значение U_пр определяется главным образом параметрами, r_кв и r_в(I_в I_кв):

.

Ток через тело человека:

.

Задача № 9

Возвращаясь домой после презентации нового проекта, офис-ме- неджер сбился с дороги и оказался недалеко от карьера. Обходя лужу, он поднялся на кучу земли и, удерживая равновесие, взялся за провод радиофикации. Провода радиолинии из-за обрыва касались фазного провода линии электропередачи. С помощью ГОСТ 12.1.038-82 оцените опасность ситуации для офис-менеджера. Какие ощущения он испытает? (См. [7 или 8]). Какие способы его освобождения от действия электрического тока Вы можете предложить? Какие технические средства защиты способны в подобной ситуации сохранить жизнь пострадавшего? Можно ли считать такой несчастный случай связанным с производством, если во время презентации офис-менеджер исполнял свои обязанности.

Исходные данные

Линия, питающая электрооборудование карьера, трехфазная, трехпроводная, нейтральная точка источника питания изолирована. Емкости между фазными проводами линии и землей одинаковы, активной проводимостью изоляции пренебречь. Частота напряжения питающей линии – 50 Гц. Земля после дождя сырая, обувь мокрая; сопротивлениями растеканию тока с ног пострадавшего и сопротивлением обуви пренебречь.

C_И –емкость между фазным проводом и землей,

R_h – сопротивление тела человека,

U_Ф – фазное напряжение источника питания.

Указания к решению задачи

Схема для анализа ситуации

Эквивалентная схема

Здесь Х_И – емкостное сопротивление между фазным проводом и землей

,

где – частота питающей сети.

Действующее значение тока через тело человека I_h вычисляется по формуле

,

где Е – фазное напряжение.

Действующее значение напряжения прикосновения

.

Задача № 10

У склада магазина контейнер, погруженный на автомашину, коснулся фазного провода отпайки воздушной линии электропередачи, который был подвешен ниже нулевого. Выходя из кабины и ступив одной ногой на землю, экспедитор получил электрический удар. Оцените опасность ситуации. Пользуясь литературой [7 или 8], охарактеризуйте последствия воздействия такого тока (напряжения) на человека. Какие меры можно предпринять для того, чтобы разорвать цепь тока через тело пострадавшего? Как можно было избежать подобной ситуации?

Исходные данные

Линия электропередачи трехфазная четырехпроводная с заземленной нейтралью; фазное напряжение 220 В. Сопротивлением заземления нейтрали пренебречь. Площадь подошвы ноги экспедитора S=0,0225 м². Рукой он держался за дверцу автомобиля. Сопротивлением между контейнером и кабиной автомобиля пренебречь.

R_h – сопротивление человека,

r_б – сопротивление подошвы ботинка экспедитора,

ρ – удельное сопротивление грунта.

Указания к решению задачи

Схема для анализа ситуации

Эквивалентная схема

Здесь r_p – сопротивление растекания тока с подошвы ботинка, которая соприкасается с землей. Это сопротивление вычисляется по формуле

,

где d – диаметр эквивалентного заземления, равного по площади подошве ботинка

.

Ток через человека вычисляется по формуле

,

где Е – фазное напряжение линии.

Напряжение прикосновения: .

Задача № 11

Оценить потери людей и степень разрушения зданий при взрыве заложенного террористами заряда.

Исходные данные

Заряд заложен в автомобиле, припаркованном к магазину. Взрывчатое вещество – гексоген. Магазин находится возле автобусной остановки, рядом с ним стихийно возникший микрорынок. За магазином расположены многоэтажные жилые дома из кирпича. В час “пик”
в конце рабочего дня в магазине может находиться до 60 человек, рядом с магазином – до 70 человек. Плотность населения жилой застройки – 3 000 чел./км². Грунт в районе происшествия плотный.

Указания к решению задачи

Степень разрушений, вызванных взрывом, зависит от избыточного давления DP_ф, возникающего при взрыве заряда взрывчатого вещества (ВВ).

Безопасный радиус зоны чрезвычайной ситуации (ЧС) R_зчс определяется из условия DP_ф = 10кПа. При расстояниях, равных R_зчс, возникают слабые разрушения – повреждения или разрушения крыш и оконных и дверных проёмов. Ущерб – 10…15 % от стоимости зданий.

При DP_ф=20 кПа возникают средние разрушения – разрушения крыш, окон, перегородок, чердачных перекрытий, верхних этажей. Ущерб– 30…40 %.

При DP_ф=30 кПа возникают сильные разрушения – разрушения несущих конструкций и перекрытий. Ущерб – 50 %. Ремонт нецелесообразен¹.

При DP_ф=50 кПа происходит полное разрушение – обрушение зданий.

Избыточное давление при взрыве заряда ВВ на расстоянии R определяется по формуле М.А.Садовского:

где G – масса взрывчатого вещества, кг;

¹ Восстановление объекта целесообразно, если разрушение зданий и сооружений не превышает 40 %.

a – коэффициент перехода к тротиловому эквиваленту. Для гексогена a = 1.19.

Подставив в эту формулу расстояние до ближайших жилых домов, можно оценить степень разрушения жилой застройки.

Безопасный радиус зоны ЧС определяется по формуле

.

Площадь зоны ЧС составит

.

Степень разрушения объекта (магазина):

.

Возможные потери людей в зоне ЧС, как и степень разрушения зданий, определяются величиной избыточного давления при взрыве. В зависимости от степени защищённости людей процент потерь оценивают с помощью следующей таблицы

Т а б л и ц а 11.1

Потери людей в зоне ЧС, %

Литература: [15].

Задача № 12

Определить характер разрушения цеха с лёгким каркасом, пожарную обстановку на объекте и потери людей, при взрыве расположенной поблизости цистерны с бензином.

Исходные данные

Указания к решению задачи

Радиус бризантного (дистанционного) действия газовоздушной смеси бензина R₁ определяется по формуле

, [м].

Радиус зоны действия продуктов взрыва (радиус огненного шара объёмного взрыва)

.

Если R_ош<R_ц, цех будет находиться в зоне воздушной ударной волны. Избыточное давление в зоне огненного шара:

, [кПа].

Избыточное давление в зоне действия воздушной ударной волны:

, [кПа].

Вычислив избыточное давление в месте расположения цеха, можно оценить степень разрушения цеха¹.

¹ Характеристику степеней разрушения см. в указаниях к решению задачи № 11.

Т а б л и ц а 12.1

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: