Практикалық сабақ №4

Модуль 2. Жерге тұйықталған тоқтың жайылу құбылысы

Практикалық сабақ №4

Тақырып 1. Жанасу және адымдық кернеу.

1. Жанасу және адымдық кернеулерді анықтау

2. Жеке жерлендіргіш кезіндегі адымдық және жанасу кернеулерін есептеу

3. Топтасқан жерлендіргіш кезіндегі адымдық және жанасу кернеулерін есептеу

 

Жерлендірілген сымға жанасуды, бұл сымның жермен салыстырғандағы кернеуінің аз екенін есептей, қауіпсіз деп жиі санайды. Расында, жерлендірілген сымға жанасу кезінде (3, б сурет), адам жерлендіру орнынан (а нүктесі) жанасу орнына дейінгі (b нүктесі) участкідегі жерлендірілген сымдағы кернеудің шығынына тең U_пр, В, жанасу кернеуінде болады.

,

мұнда I _нг — ток нагрузки, проходящий по проводу, А; r_аб— сопротивление провода на участке ab, Ом.

Қалыпты жағдайда U _пр шамасы үлкен емес; оның ең үлкен мәні с нүктесінде адамның жанасуына сәйкес келеді және тораптың U кернеуінің 5 % көп емес мәнін құрайды (сондықтан сымдардың қимасы 10 % көп емес кернеу шығыны шартымен таңдалады).  

Қысқа тұйықталу кезінде сымдардың арасында (3, в сурет) тоқ тез өседі және сымдардағы U кернеу шығыны 100 % дейін жетеді.

Екі сымның бірдей қимасы кезінде д нүктесіндегі кернеу торап кернеуінің жартысына жуық.

Сірә, U_пр кернеуі сымдағы тоқтың өсуіне пропорционал артады және қысқа тұйықталу кезінде адам үшін қауіпті мәнге жетуі мүмкін.

Үшфазалық торап. Үшфазалы тораптың бір фазасына жанасқан жағдайда адам денесі арқылы өтетін тоқ пен жанасу кернеуін анықтау өте күрделі болып саналады.  

Есепті ықшамдау үшін, символдық әдісті пайдаланамыз. Алдымен бейтарап сымы активті және индуктивті r₀ және x_L (4, а сурет) кедергілері арқылы жерлендірілген, ал жермен салыстырғандағы сымның оқшаулағыш кедергісі r, Ом, сол сияқты сымның сыйымдылығы С, Ф, бір-біріне тең емес төртсымды үшфазалық тораптың бір фазасына адамның тура жанасуын қарастырамыз:

;

.

Бұл жалпы жағдайда күрделі, дегенмен алынған нәтижелер, қарапайым түсіндіріп беру арқылы басқа үшфазалы торапқа таралуы мүмкін.

4-ші суретте қарастырылатын торап пен фазалық сымға адамның жанасу моментіндегі эквивалентті схемасы көрсетілген.

Жермен салыстырғандағы фазалық және нөлдік сымдар оқшаулағышының толық өтімділігі, См, , , ,  және бейтарап сымның жерлендіргіші кешендік формада теңдеулермен көрсетілуі мүмкін: 

;

;

;

.

Активті және индуктивті кедергі арқылы жерлендірілген бейтарап сымы бар үшфазалы төртсымды тораптың L₁ фазасына жанасқан адам денесіне берілген кернеу үшін теңдеудің кешендік формадағы түрі:

                   (7)

Сурет 4 Активті және индуктивті кедергілері арқылы жерлендірілген бейтарап сымы бар үшфазалы төртсымды тораптың фазалық сымына адамның жанасуы: а —тораптың схемасы; б — эквивалентті схема; L₁, L₂, L₃ — фазалық сымдардың белгіленуі; N — нөлдік сым.

 

Адам денесі арқылы өтетін тоқ:

         (8)

Тораптың қатаң жерлендірілген (глухозаземленной нейтралью) бейтарап сымы бар үшфазалы төртсымды тораптың фазасына адам жанасқан жағдайда  және  үшін өрнек (7) және (8) ұқсас. Бейтарап сым жерлендіргішінің толық өтімділігінің мәні басқа болады:

Тораптың қалыпты режим жұмысы кезінде, жермен салыстырғандағы фазалық және нөлік сымның өтімділігі -мен салыстырғанда аз және нөлге тең болуы мүмкін, яғни

Жанасу кернеуін анықтау үшін арналған теңдеудің, нақты (действительной) формадағы түрі

адам арқылы өтетін тоқ теңдеуден анықталады:

Апаттық режим кезінде, тораптың бір фазасы, мысалы фаза 3 (5, а сурет), жерге аз r_зм активті кедергі арқылы тұйықталған (7) түрі 

                                  (9)

немесе

Адам денесі арқылы өтетін тоқ, мына теңдеуден анықталады:

Бейтарап сыммен оқшауланған үшфазалы үшсымды тораптың қалыпты режим жұмысы кезінде, фазалардың біріне, мысалы 1–ші фазаға адамның денесі тиген мерзімдегі U _пр кернеу мен тоқ I _h (7) және (8) теңдеулермен анықталады, мұнда .

Тоқ үшін арналған (8) өрнекке сәйкес, кешендік формадағы түрі  

                            (10)

Осы өрнекті пайдаланып, фазалық сымға жанасу қауіптілігін бағалаймыз.

1. Жермен салыстырғандағы оқшаулағыш кедергінің және сымдардың сыйымдылығы теңескен кезде, яғни, ;  кезде, ал сәйкесінше,  болған кезде.

Сурет 5 Апаттық режим кезінде бейтарап сыммен жерлендірілген үшфазалы төрсымды тораптың фазалық сымына адам жанасуы:

а — торап схемасы; б — кернеудің векторлық диаграммасы

 

Сурет 6 Қалыпты режим жұмысы кезінде оқшауланған бейтарап сымы бар үшфазалы үшсымды торапқа адамның жанасуы

 

Адам денесі арқылы өтетін тоқ, кешендік формада

                                           (11)

мұнда  — жермен салыстырғанда сымның толық кешендік кедергісі, Ом.

Нақты формада адам денесі арқылы өтетін тоқ:

                                (12)

2. Оқшаулағыш кедергілердің теңдігі мен сыйымдылықтар болмаған кезде, яғни ;  кезде, демек, сәйкесінше, адам денесі арқылы өтетін тоқ қысқа ауалық торапта орны болатын  және  кезде, (10) өрнекке сәйкес нақты формада мынаған тең болады:

Бұл өрнекті (10)-нан, мұнда -ті r-ге ауыстыру қажет немесе С сыйымдылықты нөлге теңестіру арқылы (11)-ден алуға болады. 

3. Сыйымдылықтардың теңдігі және оқшаулағыштың айтарлықтай үлкен кедергілері кезінде, яғни, ;  (6 сурет) тең болған кезде, демек, кабельді торапта орны болатын  және  кезде, адам денесі арқылы өтетін тоқ, нақты формада мына өрнекпен жазылады:

мұнда — сыйымдылықты кедергі, Ом.

Тораптың апаттық режим жұмысы кезінде (сурет 7) (фазаның тұйықталуы, мысалы, 3-ші фазаның жерге аз активті кедергі r_зм арқылы тұйықталуы), басқа екі фазаның өтімділігін нөлге тең қабылдаймыз және (10) өрнекке  қойып, адам денесі арқылы өтетін тоқты аламыз:

Сол кезде жанасу кернеуі

Сурет 7 Апаттық режим кезінде оқшауланған бейтарап сымы бар үшфазалы төртсымды тораптың сымына адамның жанасуы: а — тораптың схемасы; б —кернеудің векторлық диаграммасы (шарты кезінде: )

 

Егер r_зм = 0 қабылдайтын болсақ немесе, r_зм <<R_h деп санайтын болсақ, онда соңғы өрнектен аламыз:

Қолданылатын әдебиеттер тізімі: [1, 2, 3, 5]