ЗАЗЕМЛЕНИЕ ЗАЗЕМЛЕНИЕ
Рис. 1. Схема лабораторного стенда
Лабораторная работа № 1
Исследование потенциальной опасности трехфазных сетей
Переменного тока с изолированной нейтралью
Цель работы: изучение электрической опасности трехфазных сетей переменного тока с изолированной нейтралью для человека: определение влияния емкости, сопротивления изоляции фаз, тела человека и защитного заземления.
Теоретическая часть
Рассмотрим потенциальную опасность для человека при соприкосновении с токоведущей частью одной фазы трехфазной сети с изолированной нейтралью. Такая возможная ситуация представлена на рис.1.1. При соприкосновении с фазой С ток 
замыкается через землю на фазы В и А через сопротивления 
, 
изоляции фаз от земли, а также 
емкости фаз 
и 
. Как сопротивления, так и емкости условно показаны на схеме сосредоточенными; в действительности они распределены равномерно по длине электрической сети.
 | |||
 | |||
А
В
С
U R 
R 
R 
 | |  | |||||||||
| | | |||||||||
C C C
Рис. 1.1. Схема прикосновения человека к одной фазе
В кабельных и разветвленных воздушных сетях большой протяженности емкость проводников относительно земли значительна.
Емкостное сопротивление изоляции
(1.1)
где ƒ-частота тока, Гц.
С возрастанием емкости сопротивления емкостные уменьшаются, т.е.
при С → ∞, 
→ 0, и они как бы шунтируют активные сопротивления изоляции. При больших значениях сопротивлений изоляции (
= 
= 
= 
; 
→ ∞) и при равенстве емкостей (
= 
= 
= С) ток, протекающий через человека, определяется по формуле
(1.2)
где С – усредненная емкость фаз, Ф;
– сопротивление тела человека, Ом.
Емкость кабельной сети зависит от марки кабеля, условий его прокладки (в земле, кабельных каналах, лотках и.т.д) и длины кабеля. Обычно емкость сети находится в пределах 0,5–1,5 мкФ.
Для электрических сетей небольшой протяженности емкость проводов относительно земли мала, тогда
(1.3)
Из последнего выражения видно, что в сети с изолированной нейтралью условия безопасности зависят, в основном, от сопротивления 
изоляции фаз относительно земли: чем лучше изоляция фаз, тем меньше ток, протекающий через человека.
Наиболее опасным для человека является двухфазное включение в сеть (рис. 1.2), при котором
(1.4)
А
В
С
Рис. 1.2. Схема прикосновения человека к двум фазам
Одним из основных защитных мероприятий от поражения человека электрическим током является защитное заземление корпусов электроустановок. Оно представляет собой преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Его назначение – устранение опасности поражения электрическим током в случае прикосновения человека к корпусу и другим нетоковедущим металлическим частям электроустановки, оказавшимся под напряжением. Значение сопротивления защитного заземления 
зависит от характеристики электроустановки (приложение 1).
В случае пробоя изоляции на корпус заземленной электроустановки при обслуживании ее человеком (рис. 1.3) стекание тока в землю будет происходить, в основном, через заземлитель, сопротивление которого значительно меньше, чем сопротивление человека.
А
В
С
 |  | |  | | | ||||||
R 
\ 
R 
I 
 | |||||
 | |||||
| |||||
| |||||
Рис. 1.3. Схема действия защитного заземления
Величина тока, протекающего через человека, в этом случае с некоторыми допущениями может быть определена по формуле
(1.5)
Совместный анализ уравнений (1.3 и 1.5) показывает, что опасность поражения в случае наличия защитного заземления значительно снижается.
Экспериментальная часть
Перед началом работы на лабораторной установке необходимо убедиться в ее электрической безопасности, для чего измеряют сопротивление фаз А, В и С относительно земли. При этом она должна быть обесточена (сигнальная лампа не светится, вольтметры фаз напряжения не показывают). Если же установка не обесточена, необходимо вынуть вилку из розетки, выключить тумблер на боковой стенке, а также все остальные тумблеры на стенде.
Измерить мегомметром сопротивление каждой из фаз относительно земли, для чего:
а) присоединить мегомметр по схеме, представленной на панели стенда (рис. 1), подключив клемму «З» к гнезду 
и клемму «Л» к гнездам 
поочередно;
б) вращая ручку генератора, снять отсчет 
по шкале прибора, отключить мегомметр. Занести результаты измерений в отчет по предложенной форме.
Сделать вывод о пригодности электроустановки эксплуатации при сравнении с допустимым значением сопротивления изоляции.
Подать напряжение на стенд, смоделировать трехфазную сеть с изолированной нейтралью.
Рассчитать ток, протекающий через человека, при его прикосновении к одной фазе протяженной кабельной электрической сети, используя формулу (1.2), по исходным данным согласно варианту таблицы 1.1, при частоте тока f = 50 Гц.
То же выполнить для сети небольшой протяженности по формуле (1.3). Рассчитать по формуле (1.4) ток, протекающий через человека при его двухфазном прикосновении к электрической сети (исходные данные в таблице 1.1).
Таблица 1.1
