BETARPIŠKO PRISILIETIMO PRIE ĮTAMP„ TURINČIŲ DALIŲ TYRIMAS

Darbo tikslas: Ištirti elektros srovės pavojingum¹, netiesiogiai prisilietus prie įtamp¹ turinčių dalių ir išsiaiškinti atskirų faktorių ytak¹ pavojingumo laipsniui.

Darbo eiga:

1. Įtaisas, neturintis gedimų

1 pav. schem¹ atitinka tokia praktinė situacija: stalinė lempa, neturinti apsauginio nulinio laido (apsauginio įnulinimo), stovi šiek tiek drėgnoje patalpoje (pvz., sodo namelio verandoje). Lempos vartojama galia yra 60 W, esant 230 V maitinimo įtampai. Žmogus, atėjźs į patalp¹, paima metalinį lempos gaubt¹ ir jį stumia.

1 pav. Įtaiso be gedimų ekvivalentinė bandymo schema

Vietoje lempos yra naudojamas rezistorius. Elektros tinklo linijos varža yra lygiai tokio pačio didumo, kaip ir elektros sistemos įžeminimo varža . Žmogaus varža tarp kojos ir rankos yra . Žmogus yra basas, todėl kontakto su žeme varža yra labai maža. Ši¹ praktinź situacij¹ vaizduoja 1 pav. ekvivalentinė bandymo schema.

Sujungti bandymo schem¹, kaip parodyta 1 paveiksle. Prijungti laboratorinio stendo maitinimo laid¹ prie  ~ 220 V, 50 Hz maitinimo šaltinio. Įjungti stendo ( Netz / power, žalias) jungiklį ir pagrindinį bei schemos automatinius išjungiklius (automatus).

Išmatuoti įtamp¹ (1 ir 2 gnybtai) apkrovos varžoje . Žmogaus makete stebėti šviesos diod¹ (šviečiantis raudonai šviesos diodas signalizuoja apie gresiantį pavojų tariamam žmogui).

Rezultatas:

Išmatuota įtampa: U_V=226 V. Žmogui negresia pavojus.

Apkrova per maž¹ linijos varž¹ sujungta su elektros linijos laidais L1 ir N. Apkrovos įtampa yra maždaug apie 226 V. Žmogaus makete esantis šviesos diodas nešviečia ir tariamam žmogui pavojus negresia, todėl kad įtaisas (stalinė lempa) neturi gedimų (apkrovos įtampa nepatenka į metalinį lempos gaubt¹). Šviesos diodas pradeda šviesti tada, kai įtampa tarp tariamo žmogaus rankos ir kojos arba tarp abiejų rankų siekia 50 V. Šviesos diodas šviečia tada, kai tariamo žmogaus gyvybei gresia pavojus. Užduotyse žmogaus maketo šviesos diodo indikatorius naudojamas elektros srovės pavojui nustatyti.

2. Įtaisas, turintys gedim¹ ir galintis sukelti mirtin¹ pavojų

Įtaisas, kuriame įvyko gedimas gali sukelti mirtin¹ pavojų žmogui, kai jis prisiliečia prie įtaiso dalių turinčių įtamp¹. Įtaiso gedimas dažniausia pasireiškia tuo, kad apkrovos įtampa, pažeidus izoliacij¹, patenka į srovei laidžias dalis, kurias gali paliesti žmogus. Atsiradus gedimui, varža tarp apkrovos, turinčios apkrovos įtamp¹ ir srovei laidžių dalių, gali sumažėti iki vos kelių omų arba išvis pasidaryti lygi nuliui. Ši varža žymima .

Jungiant rezistorių tarp įtaiso (lempos) apkrovos 2 gnybto ir lempos gaubto sudaryti trumpojo jungimo garandinź, atsiradusia įvykus gedimui (izoliacijos pažeidimui), kaip parodyta 2 pav.

Stebėti šviesos diod¹ ir išmatuoti prisilietimo įtamp¹ , kuri krinta ant tariamo žmogaus varžos :

Ar žmogui gresia pavojus

Prisilietimo įtampa U_T

Pašalinti rezistorių ir sujungti įtaiso (lempos) apkrovos 1 gnybt¹  su lempos gaubtu. Stebėti šviesos diod¹ ir išmatuoti prisilietimo įtamp¹:

Ar žmogui gresia pavojus

Prisilietimo įtampa  U_T

Rezultatas:

Išmatuota įtampa: U_T=224 V. Žmogui gresia pavojus.

Pašalinus rezistorių , įtampa gaunama tokia pat: U_T=0 V. Žmogui negresia pavojus.

Pirmajame bandyme, sudarius trumpojo jungimo grandinź tarp 2 gnybto ir gaubto buvo užfiksuota, jog tariamam žmogui grėsė rimtas pavojus. Įtampos dydis patvirtino rezultatus, kadangi prisilietimo įtampa yra artima maitinimo (tinklo) įtampai: U_T=224 V. Šiam bandymui ekvivalentinė sujungimų schema pateikta 3 pav.

2 pav. Sugedusio įtaiso ekvivalentinė bandymo schema

3pav. Ekvivalentinė sujungimų schema su maža susijungimo varža

Antrajame bandyme, įtaiso apkrovos 1 gnybto sujungimas su gaubtu, nėra pavojingas žmogui. Tai parodo įtampa

Šie bandymai patvirtina gerai žinoma praktikoje fakt¹, jog elektros sistemoje esantį pavojų sukelia „fazė” ( 2 gnybtas arba laidas L1 ), kai tuo tarpu tiesioginio pavojaus „žemė” (1 gnybtas arba laidas N ) nesukelia.

3. Įtaisas, turintis gedim¹ su didele susijungimo varža

Įtaisas, turintis gedim¹  su didele susijungimo varž¹ tarp apkrovos fazinio gnybto ir srovei laidžių dalių taip pat yra pavojingas.

Jungiant rezistorių tarp įtaiso (lempos) apkrovos 2 gnybto ir lempos gaubto sudaryti trumpojo jungimo garandinź, atsiradusia įvykus gedimui (izoliacijos pažeidimui), kaip parodyta 2 pav.

Stebėti šviesos diod¹ ir išmatuoti prisilietimo įtamp¹ , kuri krinta ant tariamo žmogaus varžos :

Ar žmogui gresia pavojus

Prisilietimo įtampa U_T

Rezultatas:

Išmatuota įtampa: U_T=224 V. Žmogui gresia pavojus.

Šviesos diodas dega, todėl  žmogui vis dar gresia pavojus. Kodėl kyla pavojus žmogui galima išsiaiškinti, pasinaudojant bandymo sujungimų ekvivalentine schema, kuri pateikta 4 pav.

4 pav. Ekvivalentinė sujungimų schema su didele

susijungimo varža

Nepaisant mažų varžų , ir galima gauti supaprastint¹ ekvivalentinź schem¹, pagal kuri¹ prisilietimo įtampa skaičiuojama taip:

  (1)

Suskaičiuoti prisilietimo įtamp¹ pagal (1) formulź ir gaut¹j¹ vertź palyginti su bandymo duomenimis. Jeigu prisilietimo įtampa daug didesnė už 100 V rib¹, tai reiškia, kad žmogui gresia tikras pavojus.

4. Paviršiaus išorinė izoliacija

Bandymai su įtaisu, kuriame yra defektas (pažeista izoliacija), parodė, jog žmogui gresia didelis pavojus, kai įtampa patenka į neapsaugot¹ srovei laidži¹ dalį. Tačiau, nuo gresiančio pavojaus vis dėlto imanoma apsisaugoti, panaudojant paviršiaus išorinź izoliacij¹. Paviršiaus išorinė izoliacija reiškia, kad kontakto tarp žmogaus ir paviršiaus ant kurio stovi žmogusvarža yra padidėjusi, naudojant speciali¹ grindų izoliacinź dang¹. Ši situacija nagrinėjama kitame bandyme.

Bandymo schemoje (žr. 2 pav.) įjungti kontakto varž¹ . Srovė tekės per srovei laidži¹ neapsaugot¹ dalį (tarp įtaiso apkrovos 2 gnybto ir gaubto), kurios varža .

Nustatyti, ar šviesos diodas signalizuoja apie pavojų žmogui ir išmatuoti prisilietimo įtampos kritim¹ varžoje :

Ar žmogui gresia pavojus

Prisilietimo įtampa U_T

Rezultatas:

Išmatuota įtampa: U_T=224 V. Žmogui negresia pavojus.

Šis bandymas rodo, jog paviršiaus išorinė izoliacija tinkamai apsaugo žmogų nuo didelės prisilietimo įtampos. Tokia paviršiaus išorinė izoliacija yra naudinga tik tuomet, kai neįmanoma prisiliesti prie įžemintų įrenginio dalių (pvz. įžeminto šilumos radiatoriaus). Priešingu atveju patalpoje negalima naudoti apsaugai vien tik paviršiaus išorinė izoliacij¹. Tai galima patikrinti, prijungus kit¹ – dešinź rank¹ 2 pav. schemoje su paviršiaus išorine izoliacija prie įžeminimo . Šviesos diodas šviečia, signalizuodamas apie pavojų.

5. Gedimo įtampa ir srovė

Įtampos kritimas tarp žmogaus kūno ir žemės arba skirtingų žmonių kūnų, įvykus įrenginio gedimui (esant pažeistai izoliacijai) vadinamas gedimo įtampa . Ši įtampa atsiranda tarp įtaiso ir elektros sistemos įžeminimo, kaip įtampos kritimas nuosekliai sujungtose žmogaus kūno ir kontaktinėje varžose (žr. 5 pav.).

Prisilietimo įtampa atsiranda tuomet, kai žmogus prisiliečia prie sugedusio (sumažėjusi izoliacijos varža) įtaiso neapsaugotų srovei laidžių dalių. Ši įtampa yra įtampos kritimas žmogaus kūno varžoje, kai per žmogų teka gedimo srovė. Prisilietimo įtampa yra gedimo įtampos dalis. Prisilietimo įtampa sumažinama, panaudojant paviršiaus išorinė izoliacij¹ ir taip išvengiama pavojaus žmogaus gyvybei.

Skirtum¹ tarp gedimo ir prisilietimo įtampų galima išsiaiškinti pasitelkus 5 pav. pavaizduot¹ schem¹, kurioje įvyko izoliacijos pažeidimas, jai sumažėjus iki vertės, o paviršiaus išorinė izoliacij¹ yra .

Prisilietimo įtampa matuojama tarp įtaiso metalinio korpuso, į kurį pateko įtampa pažeidus izoliacij¹ bei, prie kurio prisilietė žmogus ir paviršiaus ant kurio stovi žmogus, turintis varž¹.

Gedimo įtampa matuojama tarp metalinio korpuso ii elektros sistemos tinkloįžeminimo taško.

5 pav. Sugedusio įtaiso ekvivalentinė bandymų

schema tekant srovei

Sujungti bandymo schem¹, kaip parodyta 5 paveiksle.

Išmatuoti gedimo ir prisilietimo įtampas:

Gedimo įtampa ?

Prisilietimo įtampa U_T

Rezultatas:

Išmatuota įtampa: U_T=224 V

U_D=224 V.

Prisilietimo įtampa išlieka tokia pati, kaip ir 5 užduotyje, todėl, kad trumpojo jungimo grandinės dalies ir paviršiaus išorinės izoliacijos varžų vertės nepakito. Gedimo įtampa praktiškai lygi sistemos maitinimo įtampai, todėl, kad fazinis laidas L1 sujungtas su neapsaugota srovei laidžia įrenginio dalimi (metaliniu korpusu).

Pašalinti paviršiaus išorinź izoliacij¹, kontakto varž¹

Išmatuoti gedimo ir prisilietimo įtampas:

Gedimo įtampa ?

Prisilietimo įtampa U_T

Rezultatas:

Išmatuota įtampa: U_T=224 V

U_D=224 V.

Gedimo ir prisilietimo įtampos tapo vienodos. Gedimo įtampa yra prisilietimo įtampos vertė, kuri¹ ji blogiausiu atveju pasiekia, kai visiškai panaikinama paviršiaus išorinė izoliacija.

Išvados:

Padarź šį laboratorinį darb¹ pastebėjome, kad jeigu įtaisas yra nesugedźs ir jeigu jo apsauginės medžiagos nepažeistos, tai žmogui rimtos grėsmės gyvybei nebegresia. Ir dar įsitikinome, jog elektros sistemoje esantį pavojų sukelia „fazė”, kai tuo tarpu tiesioginio pavojaus „žemė” nesukelia.