AKADEMIA TECHNICZNO - ROLNICZA

W BYDGOSZCZY

WYDZIAŁ MECHANICZNY

LABORATORIUM ELEKTROTECHNIKI

ĆWICZENIE NR 10.

Ochrona od porażeń w urządzeniach elektrycznych.

Borowski Rafał Bruczyński Adrian Cemka Rafał Kłonowski Mirosław Grupa B Semestr VI mgr Data 98.04.28.

1. Wstęp teoretyczny

Praca przy wszelkich urządzeniach technicznych jest połączona z możliwością powstania warunków zagrażających zdrowiu i życiu ludzkiemu.

Podwyższenie napięcia, pod którego działaniem może znaleźć się człowiek, zwiększa prawdopodobieństwo wystąpienia szkodliwych skutków rażenia elektrycznego. Liczba wypadków spowodowanych urządzeniami elektroenergetycznymi niskiego napięcia jest jednak znacznie większa niż liczba wypadków powstałych przy obsłudze urządzeń wysokonapięciowych. Stan taki powodują następujące okoliczności:

1. przy urządzeniach niskonapięciowych pracuje znacznie większa liczba osób niż przy urządzeniach wysokonapięciowych,

1. kwalifikacje zawodowe osób pracujących przy urządzeniach wysokonapięciowych są wyższe niż osób obsługujących urządzenia niskonapięciowe,

Nieszczęśliwe wypadki przy obsłudze i użytkowaniu urządzeń elektrycznych mogą być spowodowane:

1. wadliwą budową urządzeń,

1. pojawienia się wskutek uszkodze3nia izolacji napięcia względem ziemi na częściach metalowych nie będących pod napięciem w zwykłych warunkach pracy,

1. nieprzestrzeganiem przepisów bezpieczeństwa pracy.

Zespół środków zapobiegających bezpośredniemu zetknięciu się ludzi z częściami obwodów elektrycznych lub nadmiernemu zbliżeniu się do nich, występowaniu napięcia na częściach i przedmiotach nie należących do obwodów elektrycznych oraz szkodliwemu oddziaływaniu łuku elektrycznego na otoczenie nazywa się podstawowymi środkami ochrony przeciwporażeniowej.

Podział urządzeń elektrycznych pod względem wysokości napięcia.

1. Urządzeniami niskiego napięcia są:

• urządzenia zasilane z sieci (dwu - lub wieloprzewodowych), w których napięcie skuteczne między przewodami nie przekracza 250V.

2. Urządzeniami wysokiego napięcia są wszystkie urządzenia na napięcie wyższe niż 250V.

Urządzenia niskiego napięcia są ogólnie dostępne i dlatego ochrona od porażeń jest tu szczególnie ważna.

Ochrona od porażeń musi spowodować natychmiastowe odłączenie od sieci jeśli w skutek uszkodzenia izolacji pojawi się napięcie na metalowych częściach znajdujących się w zasięgu dotyku.

Porażenia prądem elektrycznym i ich skutki

Prąd przepływający przez organizm powoduje skomplikowane działanie elektrolityczne i cieplne:

1. skurcze mięśni - przy przepływie 0,009A do ok. 0,020A - średnio 0,013A przez ciało ludzkie porażony nie może oderwać się od napięcia,

2. porażenie ośrodków oddychania - już przy przepływie 0,025A może nastąpić utrata przytomności,

3. porażenia prądem od ok. 0.08A do ok. 0.5A wywołują migotanie komór sercowych i prowadzą nieuchronnie do zgonu,

4. działania cieplne występują jedynie w miejscu przepływu większych prądów od ok. 1A,

Środki ochrony przed porażeniem

Podstawowymi warunkami bezpieczeństwa są:

• części przewodzące prąd muszą być prawidłowo osłonięte przed przypadkowym dotknięciem,

• izolacja urządzeń musi być w jak najlepszym stanie,

Środkami ochrony od porażeń są:

• izolowane miejsca pracy,

• stosowanie napięcia bezpiecznego (<42V),

• uziemienie ochronne korpusów i urządzeń elektrycznych,

• zerowanie korpusów maszyn i urządzeń elektrycznych,

• stosowanie wyłączników ochronnych.

Pętla zwarciowa to zamknięty obwód przez który przepływa prąd zwarcia I_z. Wielkość prądu zwarcia można określić ze wzoru:

gdzie:

U_f - znamionowe napięcie sieci,

Z_p - zmierzona wartość impedancji pętli zwarciowej

Prąd zwarcia jest tym większy im mniejszy jest opór pętli zwarciowej. Odłączenie zwarcia następuje przez przepalenie bezpiecznika. Aby to nastąpiło niezawodnie i w odpowiednio krótkim czasie musi być spełniony warunek:

gdzie:

I_w - prąd wyłączający,

I_nb - prąd znamionowy bezpiecznika

Zerowanie polega na tym, że korpusy maszyn i aparatów łączy się z uziemionym przewodem zerowym przy pomocy izolowanego przewodu zerującego, prowadzonego łącznie z przewodami fazowymi. Ponieważ przewód zerowy jest uziemiony, zerowane korpusy mają potencjał ziemi.

Przy stosowaniu zerowania opory pętli zwarciowej są mniejsze niż przy uziemieniach ochronnych, gdyż do oporu pętli zwarciowej nie wchodzą opory uziemień. Zerowanie stosuje się wówczas, gdy trudno uzyskać odpowiednio małe opory uziemień.

2. Pomiar impedancji pętli zwarciowej za pomocą miernika skuteczności zerowania MZK-2

Schemat połączeń

3. Wyniki pomiarów

• pomiar ciągłości układu zerowania:

U_f = 222 V,

• pomiar impedancji pętli zwarciowej:

Z_p = 0,35 Ω

• obliczenie prądu wyłączającego I_w:

,

gdzie:

k = 2,5

I_nb = 16 A

• sprawdzenie warunku samowyłączenia:

warunek spełniony

4. Wnioski

Warunek samowyłączenia badanej instalacji został spełniony co spowoduje wyłączenie prądu zasilania w momencie zwarcia. Gwarantuje to dobre zabezpieczenie przed porażeniem.

4