Расчет зз. по допустимому .

В грунтах с или при малых площадях зз. невозможно обеспечить .

	Согласно ГОСТ 12.1.030-81 вблизи рабочих мест , а вне зоны обслуживания .
Рис.21. Зависимость R3 от площади зз.

В указанных условиях можно обеспечить с помощью увеличения частоты сетки, исходя из уравнения:

Контроль зз. производят не реже 2 раз в год. Сопротивление зз. измеряют по схеме:

Рис.22. Схема измерения методом амперметра – вольтметра.

Зануление.

Зануление применяют в сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000В.

Назначение зануления - устранение опасности поражения током в случае прикосновения к металлическим нетоковедущим частям, оказывающимся под напряжением.

Принцип действия защиты занулением заключается в автоматическом отключении поврежденного участка и одновременно – в снижении корпуса на время, пока не сработает отключающий аппарат (max токовая защита).

Рис.23. Схема зануления а) принципиальная; б) замещения.

Основные требования к занулению – обеспечить надежное и быстрое (доли секунды) срабатывание защиты для отключения поврежденного оборудования. Для этого необходимо обеспечить условие:

,

где - номинальный ток плавного предохранителя или ток установки (срабатывания) автоматического отключения аппарата;

k – коэффициент надежности срабатывания.

Нормирование зануления (ГОСТ 12.1.030 - 81):

а) Сопротивление нулевого проводника

б) сопротивление рабочего заземлителя

в) коэффициент надежности:

- для плавких выключателей ;

- для автоматических выключателей с электромагнитным расцепителем (осечкой) .

Расчет зануления.

Заключается в выборе нулевого защитного проводника с сопротивлением, обеспечивающим требуемый ток короткого замыкания и выборе отключающего аппарата, время срабатывания которого .

Ток к.з. в комплексной форме

- сопротивление трансформатора комплексное (принимается из таблицы).

В расчетах допустимо использовать формулу:

,

где и по формуле

,

где - удельное сопротивление проводника для Cu – 0,018 ,

для Al – 0,028 ;

l – длина проводника (м);

S – сечение проводника ( ).

и - для медных и алюминиевых проводников сравнительно малы ( ), ими можно пренебречь.

- взаимное индуктивное сопротивление петли «фаза – нулевой проводник»

;

В практических расчетах удельное взаимное индуктивное сопротивление

При прокладке нулевых проводов кабелем или в стальных трубах можно пренебречь.

Без защитного зануления ; с занулением .

Для выбранного нулевого защитного проводника ток через человека

Время отключения поврежденного участка цепи

Повторные заземлители.

Применяют для снижения напряженности на корпусе относительно земли в момент прохождения тока к.з. и особенно при обрыве нулевого защитного проводника. Повторное заземление выполняют путем заземления нулевого защитного проводника на вводе здания и на концах питающей ЛЭП. Общее сопротивление повторных заземлителей нулевого защитного проводника должно быть:

Повторное и рабочее заземления действуют как делитель напряжения.

При замыкании фазы на корпус и отсутствии обрыва ток через человека при использовании повторного заземлителя

При обрыве нулевого защитного проводника

Рис.23. Схема зануления а) принципиальная; б) замещения.

Контроль заземления.

Не менее 1раза в год измеряют и определяют следующие параметры: - сопротивление петли; . Измеренные значения сравнивают с допустимыми по нормам.

Защитное отключение.

Защитное отключение (а.з.о.) – быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки при возникновении опасности поражения человека током.

В основе З.О. лежит принцип ограничения времени протекания тока через человека. Наибольшее распространение получили З.О. с , .

Основные требования к а.з.о.

а) быстродействие , где

время отключения а.з.о. складывается из времени срабатывания прибора з.о. (реле ) и времени срабатывания собственного автомата (0,06с электромагнитного и с теплового) ;

б) надежность, т.е. отсутствие отказов, а также ложных срабатываний;

в) высокая чувствительность, т.е. способность реагировать на малые изменения входного сигнала;

г) селективность – отключение только аварийного участка;

д) самоконтроль, а.з.о. могут применятся в сетях любого напряжения с любым режимом нейтрали (больше – до 1000В).

Принцип построения схем а.з.о. зависит от типа входного сигнала, поступающего к датчику:

- напряжение на корпусе (прямого действия);

- напряжение нулевой последовательности (косвенного действия);

- ток нулевой последовательности (косвенного действия);

- ток замыкания на землю (прямого действия);

- комбинированные.

Применяется в СССР:

- в передвижных устройствах;

- как дополнительная мера к защите заземления и заземления;

- в электроинструментах.

Пример: удар током от прикосновения к троллейбусу (если есть утечка на корпус). Ежегодно от этого гибнет около 50 человек.

Схема а.з.о. (вх. сигнал – напряжение на корпусе). Схема осуществляет защиту от глухих замыканий на землю и пригодна для сетей с изолированной и заземленной нейтралью, любого напряжения.

Такие схемы могут применятся только совместно с заземлением или другими мерами защиты. Напряжение срабатывания , при этом воздействует на реле , нормально – замкнутые контакты которого размыкаются и отключают МП.

Достоинства - простая.

Недостатки:

1) нет контроля исправности и самоконтроля;

2) зависит от ;

3) трудности с селективностью при общем заземлении;

4) требуются вспомогательные заземления.

Схема а.з.о. (входной сигнал – ток нулевой последовательности). В этой схеме датчиком является трансформатор тока нулевой последовательности ТТНЛ. Первичная обмотка ТТНЛ – три фазных провода (1), вторичная обмотка (2) намотана на кольцевом магнитопроводе (3).

Схема а.з.о. по току н.п. а) принципиальная б) ТТНП

Схемы этого типа осуществляют защиту от глухих ( ) или неполных ( ) замыканий на землю.

Назначение – обеспечить безопасность при прикосновении и заземлении или занулении корпуса при попадании ан него фазы или при прикосновении к токоведущим частям электроустановки.

В нормальном режиме геометрическая сумма токов трех фаз равна нулю . При замыкании на корпус симметрия токов нарушается .

Реле тока Т срабатывает при и отключается с помощью МП оборудованное М.

Схема имеет:

1) высокое быстродействие;

2) чувствительность;

3) обеспечивает селективность;

4) не зависит от сопротивления заземления;

5) пригодность для схем с заземленной и изолированной нейтралью ( ).

Прочие способы электрозащиты.

1)Использование малого напряжения.

- переменный ток , а в помещениях особоопасных , с повышенной опасностью ;

- постоянный ток .

2) Электрическое разделение сетей.

Питание оборудования от специального разделительного трансформатора, который отделяет электрический приемник от первичной разветвленной протяжной сети (с большой емкостью и малым активным сопротивлением).

3)Оградительные устройства.

Обеспечивают недоступность токопроводящих частей для случайного прикосновения к ним.

4)Блокировка (механическая, электрическая).

Препятствует проникновению человека в опасную зону или устраняет опасность на время пребывания человека в этой зоне.

5)Предписывающие плакаты.

Предупреждающие: «Под напряжением. Опасно для жизни!»

Запрещающие: «Не влезай, убьет».

Разрешающие: «Работать здесь».

6) Двойная изоляция.

Состоит из рабочей и дополнительной, которая служит для защиты человека от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей. Рабочая - .

Усиленная рабочая изоляция обеспечивает такую же защиту, как двойная – 5МОм.

7) Средства индивидуальной защиты.

Основные СИЗ выдерживают рабочее напряжение. В эл. установках до 1000В к ним относятся :

- инструмент с изолированными рукоятками;

- диэлектрические перчатки;

- указатели напряжения.

Дополнительные СИЗ защищают от напряжения шага – коврики, боты.

Производство работ в электроустановках, допуск и оформление работ строго регламентировано ПТБ.

Организационные меры электрозащиты.

а) наряд или устное распоряжение с записью в журнал; в наряде указывают состав бригады, квалификацию по ТБ, меры электрозащиты, лицо ответственное за безопасность;

б) допуск бригады к работе (дежурный указывает отключенный участок и показывает, что напряжение отсутствует указателем или рукой);

в) надзор за бригадой во время работы;

г) оформление переходов (на другие участки) и окончание работы.

Технические меры защиты.

Технические меры защиты обеспечивают безопасность персонала при выполнение работ с полным или частичным снятием напряжения с эл. установки.

а) отключение с видимым разрывом (или двойное);

б) вывешивание плакатов по ТБ (Например: «Не включать работают люди», «Работать здесь». И при необходимости установка временных ограждений.);

в) проверка отсутствия напряжения на токоведущих частях установки;

г) наложение временных заземлений.

Лекция №5

Тема: Защита от облучения электромагнитной энергией радиочастот.

Воздействие электромагнитных полей (ЭМП) на человека и нормирование.

Действие ЭМП на человека тем значительнее, чем выше напряжённость поля, частота излучения и длительность воздействия. При облучении происходит нагрев тела с повышением его температуры. Нарушается работа сердечно-сосудистой системы. Жалобы на боли в сердце, нарушение сна, головная боль, быстрое утомление, раздражительность, потеря памяти. Большинство изменений накапливается. Предельно допустимые уровни (ПДУ) облучений установлены в зависимости от частоты излучения ЭМП условно подразделяют на 3 вида:

Вид ЭМП	F,МГц	l,м
вч	0,03¸30	10000¸10
увч	30¸300	10¸1
свч	300¸300000	1¸0,001

ЭМП любой частоты имеет 3 условные зоны в зависимости от расстояния X до источника:

· Зону индукции (пространство с радиусом Х< l/2P);

· Промежуточную зону (зону дифракции);

· Волновую зону, Х>=2Pl

Рабочие места вблизи источников ВЧ полей попадают в зону индукции. Для таких источников уровни облучений нормированы величиной напряжённости электрического Е(В/м) и магнитного Н(А/м) полей.

ГОСТом 12.1.006-84 установлены ПДУ на рабочем месте в течении всего рабочего дня:

F,МГц	Е .,В/м	F,Мгц	Н .,А/м
0,06¸3 3,0¸30		0,06¸1,5 30¸50	0,3
30¸50
50¸300

Работающие с генератором СВЧ попадают в волновую зону. В этих случаях ПДУ облучения нормируется по плотности потока мощности d (мВт / см²).

ПДУ для СВЧ установлены в зависимости от длительности облучения:

Длительность облучения	d, мВТ/см²
7 часов	0,01
Менее 2 часов	0,1
Менее 20 минут	1(с очками)

Контроль облучения.

Производят не реже 1 раза в год, измеряя Е, Н, d.

Датчиками для измерения являются: диполь (для Е); рамка (для Н); рупорная антенна (для d).

Способы и средства защиты от ЭМ облучений.

1. Экранирование источника или рабочего места.

2. Защита расстоянием (удаление рабочего места от источника).

3. СИЗ (средства индивидуальной защиты).

4. Рациональное размещение излучающего оборудования в помещение, позволяющее обеспечить минимум направленности прямой и отражённой энергии на рабочее место.

5. Сигнализация о превышении ПДУ облучения (сигнализатор типа П2-2).

6. Ограничение длительности работы персонала и оборудования.

Экранирование.

Для отражающих экранов используют металлы (медь, латунь, алюминий, сталь), имеющие высокую проводимость. Экраны в виде: листов толщиной 0,5 мм (или по расчёту); сетки из проволоки 0,1¸1,0 мм с ячейками 1´1, 10´10 мм (в зависимости от l, нужно <<l). Форма экранов: замкнутые (камеры); незамкнутые (щит, П-образный, полусфера и т.п.).

При использовании экранов ЭМ энергия поглощается в поверхностном слое металла, частично отражаясь в сторону источника. Основная характеристика экрана - эффективность экранирования, т.е. степень ослабления ЭМП.

Экранирование высокочастотных термических установок.

Рабочий элемент-конденсатор.

Расчёт заключается в определении размеров экрана. В качестве экрана может быть использован, например, замкнутая труба квадратного сечения.

а)

б)

а) продольное и б) поперечное сечение экрана.

Напряжённость электрического поля Е ослабляется экраном и убывает обратнопропорционально квадрату расстояния (Х) от источника до оператора.

Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:

,

где – напряжённость на рабочем месте.

Рабочий элемент-индуктор.

Экран - замкнутый цилиндр с диаметром D.

Напряжённость магнитного поля на рабочем месте: Отсюда соотношение геометрических размеров экрана:

где I, r, n - ток, радиус индуктора, число его витков;

x - расстояние до рабочего места.

Защита от СВЧ энергии.

При снятии характеристик РЛС для ослабления облучения к волноводу подключат поглощающую нагрузку - порошковое железо, граффито - цементный наполнитель и др.

От утечек энергии защищаются металлическими экранами замкнутого и незамкнутого типа. Металлы отражают практически всю падающую на них энергию, существенно отражают и др. металлы. Частично отражённую от экранов, оборудования энергию поглощают с помощью покрытий из непроводящих материалов (каучук, поролон и др., с проводящими добавками), где энергия рассеивается в виде тепловых потерь.

Коэффициент отражения:

, при ,

Другой вид поглощающих покрытий действует по принципу вычитания амплитуд прямой и запаздывающей отражённых волн. Это интерференционные поглощающие покрытия. Сдвиг по фазе достигается за счёт толщины покрытия, которая должна быть равной нечётному n

числу четвертей волны ЭМЭ (n=1,3,5…).

Равенство амплитуд получают за счёт материала, в качестве которого используют резину, обработанную ферромагнитным порошком железа.

Защита от облучения при настройке и испытаниях СВЧ установок.

Настройку выполняют в закрытых камерах - экранах, требование к которым следующие:

· При работе на полную мощность утечка энергии не должна превышать ;

· Управление установкой - дистанционное;

· Применение блокировки дверей (автоматически снимает напряжение при открытии дверей);

· Вентиляционные, смотровые отверстия, рукоятки управления должны быть защищены от утечек энергии в окружающую среду.

Способы защиты от утечек сквозь отверстия.

а)

б)

1 - стенка установки или экрана;

2 - труба длиною L;

3 - сетка с мелкими ячейками на входе и выходе из трубы;

4, 5 - сечение трубы в виде - сот или круглое.

а) Защита в виде сеток на входе и выходе. Размер ячейки сетки <<l. Сетка подбирается из таблиц в зависимости от мощности и длины волны.

б) Внутри трубы по всей длине размещается решётка из металлических сот L>>l.

Соотношение размеров решётки:

в) Открытая труба - цилиндр с размерами:

Защита рабочего места и помещений.

При невозможности экранировать источник и защититься от утечки, экранируют рабочее место, используя эластичные материалы для чехлов, спецодежды (х/б ткань с металлическим проводом в виде сетки с ячейкой 0,5 мм). Площадь нормируется от 40 до 70 м в зависимости от мощности источника. Металлические предметы и оборудование, отражающие предметы и оборудование, отражающие утечки энергии, удаляют.

Профилактика: медосмотры 1 раз в год; дополнительный отпуск - 12 рабочих дней; сокращённый рабочий день - при превышении ПДУ.

Лазер.

Лазер - оптический квантовый генератор (ОКГ). Генерирует электромагнитные волны ультрафиолетового, видимого и инфракрасного диапазонов. Основные элементы ОКГ: рабочее вещество (монокристалл - рубин, газ- гелий и др.) с оптическим резонатором из параллельных зеркал; источник энергии - лампа, дающая мощные вспышки яркости 4*10 кд/м в течение 1-90мс или ЭМП ВЧ или УВЧ (для газа).

Воздействие лазерного излучения на человека.

Работа лазера сопровождается воздействием вредных факторов: лазерным излучением; слепящим светом ламп; выделением озона, окислов азота из воздуха; вредных веществ из мишени и др. Энергия излучения лазера поглощается в тканях тела человека, вызывая его нагрев и функциональные расстройства. Местное воздействие выражается в ожогах кожи и глаз. Луч света очень опасен для глаз - он почти без потерь проходит через жидкие среды глазного яблока и поражает сетчатку. Опасны также лучи, отраженные от любой даже незеркальной поверхности. Общее воздействие выражается в виде расстройства центральной нервной системы, сердечно- сосудистой системы, мозгового кровообращения.

Нормирование лазерного излучения.

ПДУ лазерного облучения установлены «Санитарными нормами и правилами устройства и эксплуатации лазеров» утверждёнными Минздравом СССР в 1981г. Нормируемым параметром облучения прямым и отражённым лазерным светом является: энергетическая экспозиция (Дж/см ).

Измерение лазерного излучения.

Контроль за соблюдением ПДУ осуществляется путём измерения или расчёта нормируемых параметров на рабочих местах. Измерения производятся не реже 2 раз в год, перпендикулярно лучам в нескольких местах рабочей зоны.