Застосування малих напруг

Мета цього методу – зниження напруги живлення електричних установок до значення довгостроково допустимої напруги дотику, при якій навіть двофазний дотик людини є безпечним.

Суть методу полягає у використанні напруги живлення ЕУ не вище 42 В з метою зменшення небезпеки ураження людини електричним струмом.

Метод малих напруг реалізують з використанням понижуючих трансформаторів (рис. 3.6). Застосування автотрансформаторів для одержання малої напруги забороняється.

Величину малої напруги вибирають з урахуванням категорії приміщення за ступенем небезпеки ураження людини електричним струмом.

Рис 3.5 ‑ Метод електричного розділення мережі: схема електричної мережі відповідно а - до розділення мережі; б - після розділення мережі; Н – навантаження електричної мережі; СТ – силовий трансформатор; РТ_і – розділові трансформатори; ВН – сторона високої напруги;

НН – сторона низької напруги; 1:1 – коефіцієнт трансформації розділового трансформатора

У приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних, де електричний опір тіла людини може бути значно знижений, струм, що проходить через тіло людини, може в кілька разів перевищувати небезпечну величину. Найбільший ступінь безпеки досягається при напрузі живлення до 10 В, тому що в цьому разі струм, що проходить через тіло людини, не перевищує 1…1,5 мА. Так, при величині опору тіла людини R_h = 1000 Ом, при напрузі 10 В струм через тіло людини не перевищує величини, допустимої при тривалому випадковому дотику I_h. ≥ 10 мА.

У зв'язку з цим у переносних ЕУ, які використовують у виробничих умовах, для забезпечення електробезпеки застосовують малі напруги 12 і 36 В.

У приміщеннях з підвищеною небезпекою для переносних ЕУ рекомендується номінальна напруга 36 В.

В особливо небезпечних приміщеннях для живлення переносних світильників рекомендується використання напруги 12 В, а ручного електроінструмента – не вище 12 В.

Через те, що одним застосуванням малих напруг не завжди вдається досягти достатнього ступеня безпеки працюючих, додатково застосовують інші заходи захисту в ЕУ – подвійну ізоляцію, захист від випадкового дотику до струмоведучих частин та ін.

Застосування малих напруг є ефективним захисним методом, однак його поширення стримується високою вартістю прокладання додаткової мережі малої напруги. У зв'язку з цим область застосування малих напруг обмежується живленням ручних електрифікованих інструментів, ручних переносних світильників і ламп місцевого освітлення в приміщеннях з підвищеною небезпекою й особливо небезпечних за ступенем небезпеки ураження людини електричним струмом.

Захисне заземлення

Захисне заземлення− це навмисне електричне з'єднання з землею або її еквівалентом металевих неструмоведучих частин електроустановки, що можуть виявитися під напругою в аварійних ситуаціях (рис. 3.7).

Метою захисного заземлення є усунення небезпеки ураження людини електричним струмом при появі напруги на корпусі або на інших неструмоведучих металевих частинах ЕУ, тобто при замиканні на корпус (наприклад, при пробої ізоляції).

Дія захисного заземлення полягає у зменшенні до безпечної величини сили струму, що проходить через тіло людини при її дотику до корпусу ЕУ, що виявився під напругою. Це досягається зменшенням потенціалу корпусу заземленого устаткування.

Захисне заземлення електроустановок застосовують у мережах напругою до 1000 В з ізольованою нейтраллю і в мережах напругою вище 1000 В з будь-яким режимом нейтралі.

Захисний заземлюючий пристрій складається із сукупності заземлювача і провідників, що заземлюють. Заземлювач являє собою провідник або систему з'єднаних між собою металевих провідників, що знаходяться в безпосередньому контакті з землею. Провідник, що заземлює, – це металевий провідник, що з'єднує частини електричної установки, які заземлюються, з заземлювачем.

Для заземлення електроустановок використовують природні й штучні заземлювачі. Природними заземлювачами можуть бути металеві конструкції будинків, трубопроводи й устаткування, що мають надійне з'єднання із землею.

Трубопроводи пальних рідин, газів, а також трубопроводи, покриті ізоляцією, наприклад, для захисту від корозії, використовувати в якості заземлювачів забороняється.

Як штучні заземлювачі, як правило, використовують металеві труби діаметром 35...50 мм, кутову сталь з шириною полиць не менше 40 мм, довжиною 2,5... 3,5 м, які з'єднують між собою на глибині не менше 0,5 м від поверхні землі металевими смугами перерізом не менше 48 мм². У такий спосіб створюється єдина конструкція захисного заземлюючого пристрою. Алгоритм розрахунку параметрів захисного заземлюючого пристрою наведений на рис. 3.8.

Провідники, що заземлюють, прокладають по конструкціях будинків відкрито, в легко доступних для огляду місцях. Такі провідники повинні мати відмітне фарбування: по зеленому фоні жовті смуги. До устаткування заземлюючі провідники приєднують зварюванням або болтами, а до заземлювача (під землею) – тільки зварюванням.

За розташуванням заземлювачів відносно корпусів ЕУ, що заземлюються, захисні заземлення поділяються на виносні й контурні.

У виносного захисного заземлення заземлювачі розташовують на деякому видаленні (не менше 20 м) від устаткування, що заземлюється.

У контурного захисного заземлення заземлювачі розташовують у вигляді контуру по площі, на якій розташовані ЕУ, що заземлюються.

Занулення

Дія занулення заснована на перетворенні замикання на корпус в однофазне коротке замикання з метою формування великих струмів, здатних забезпечити спрацьовування апаратів захисту (плавких вставок запобіжників, автоматичних вимикачів, магнітних пускачів з вбудованим тепловим захистом і т. п.).

Занулення застосовують в мережах з глухозаземленою нейтраллю напругою до 1000 В, які для реалізації системи занулення перетворюють у трифазні чотирипровідні мережі (рис. 3.9). При цьому для забезпечення ефективного спрацьовування занулення необхідно, щоб провідність нульового захисного проводу була не менше 0,5 провідності фазного проводу.

Алгоритм розрахунку параметрів занулення наведений рис. 3.10.

Рис. 3.8 ‑ Алгоритм розрахунку параметрів захисного

заземлюючого пристрою

При використанні системи занулення час відключення аварійного режиму ЕУ від живильної мережі складає 5...7 с при захисті запобіжниками з плавкими вставками і 1... 2 с – при захисті автоматичними вимикачами.

Для надійного спрацьовування цієї системи захисту необхідно виконання наступної умови:

I_к.з. > 3I^н_пл або I_к.з. > 1,25 I^н_авт,

Блокування

Блокування–пристрої, що відключають живлення електроустановки при спробі несанкціонованого доступу до неї і застосовують в електроустановках, в яких часто виконуються роботи на струмоведучих частинах (випробувальні стенди, установки для випробування ізоляції підвищеною напругою і т. п.). Блокування також застосовують в конструкціях рубильників, пускачів, автоматичних вимикачів та інших електричних апаратів, що працюють в умовах, при яких ставляться підвищені вимоги безпеки (наприклад, суднові, підземні та інші електроустановки).

Рис. 3.9 ‑ Схема занулення електроустановки: Rо – електричний опір заземлення нейтралі джерела живлення; 1 - електрична установка; 2 – нульовий захисний провід; 3 – провід, що з’єднує корпус електричної установки з нульовим захисним проводом; 4 – контакти автомату захисту електроустановки

Блокування за принципом дії поділяють на електричні й механічні.

Електричніблокування забезпечують розрив ланцюга живлення спеціальними контактами, що встановлюють на дверях огороджень, кришках і дверцятах захисних кожухів ЕУ.

Якщо керування електроустановкою виконується дистанційно, то блокувальні контакти включають в ланцюг керування пусковим апаратом.

Найбільш доцільний для цієї мети магнітний пускач або контактор, тому що при відкриванні дверей приміщення, в якому розташована електроустановка, блокувальні контакти таких пристроїв розмикають ланцюг живлення їх котушки.

При обриві цього ланцюга електроустановка відключається, як і при відкриванні дверей. Це запобігає можливості виникнення нещасного випадку при несправному ланцюзі блокування.

Схема захисту побудована так, що електроустановка не може бути включена при закриванні дверей, тому що замикання блокувальних контактів не є достатнім. Для включення ЕУ додатково потрібне натискання допоміжної кнопки, що включає додаткові контакти. Тому, якщо оператор ввійшов усередину огородження ЕУ, він не може виявитися під напругою при випадковому закриванні дверей. Якщо ж блокувальні контакти включені безпосередньо в силовий ланцюг живлення ЕУ, а не через магнітний пускач або контактор, то така схема підключення не виключає цієї можливості. У зв’язку з цим така схема блокування застосовуватися не повинна.

Функціонально для забезпечення безпеки необхідно, щоб блокувальні контакти розмикалися вже при незначному розчиненні дверей (10...15 см) таким чином, щоб людина не могла проникнути за огородження при невідключеній напрузі живлення ЕУ. Конструктивно блокувальні контакти повинні встановлюватися на обох половинках двостулкових дверей, щоб не було можливості включити електроустановку, залишивши відкритою одну зі стулок.

Механічні блокування, застосовувані в електричних апаратах, не повинні дозволяти його відкривання, зняття захисного кожуха ЕУ зі збереженням напруги живлення і, навпаки – включення електричного апарата при відкритій (знятій) кришці.

Рис. 3.10 ‑ Алгоритм розрахунку параметрів занулення

В апаратурі автоматики, обчислювальних машинах, радіоустановках та інших електронних пристроях застосовують блокові схеми, що забезпечують механічне блокування. У загальному корпусі на окремих платах встановлюють окремі блоки, що з'єднуються з іншими пристроями штепсельним з'єднанням. При висуванні або видаленні блоку зі свого місця штепсельне з’єднання розмикається і блок автоматично відключається.