Коммерциялық емес акционерлік қоғам

АЛМАТЫ ЭНЕРГЕТИКА  ЖӘНЕ БАЙЛАНЫС УНИВЕРСИТЕТІ

Еңбек пен қоршаған ортаны қорғау кафедрасы

 

 

ЕҢБЕКТІ  ҚОРҒАУ

5В071800  - Электр энергетикасы  мамандығы бойынша
оқитын студенттер үшін есептеу-сызба жұмыстарға әдістемелік нұсқаулар  

 

 

Алматы 2013

 

ҚҰРАСТЫРУШЫ: Ж.С. Абдимуратов. Еңбекті қорғау. Есептеу-сызба жұмыстарға арналған әдістемелік нұсқаулар. 5В071800 - Электр энергетикасы  мамандығы бойынша оқитын студенттер үшін - Алматы: АЭжБУ, 2013- 23 б.

 

          Бұл әдістемелік нұсқауда есептеу-сызба жұмыстарды орындау үшін   теориялық материалдар берілген, онда жұмыстардың тапсырмасы және есептеу әдістері көрсетілген, сонымен бірге теориялық мәліметтер, әдебиеттер тізімі келтірілген және бақылау сұрақтары  берілген. Әдістемелік нұсқаулар 5В071800 - Электр энергетикасы  мамандығы бойынша оқитын студенттерге  арналған.

                    Без.9,  кесте 10, әдебиеттер көрсеткіші – 6 атау.

 

            Пікір жазушы: техн.ғыл.канд., доцент  Гали К.О.

 

           «Алматы энергетика және байланыс университетінің» коммерциялық емес   акционерлік қоғамы 2013 ж. баспа жоспары бойынша басылады.

 

  

© «Алматы энергетика және байланыс университеті», КЕАҚ 2013 ж.

 

 

Кіріспе

    

«Еңбек қорғау» пәнінің мақсаты студенттерді өндіріс ортасында электр қауіпсіздігі жағдайын  қамтамасыз ету үшін теориялық және тәжірибелік білімдерін нығайту  болып табылады.

Кәсіпорындардағы электр қондырғыларында жұмыс жасағанда электр тогынан қорғану шаралары, кызмет көрсетуші персоналға электр тогының әсерін және оның мәнін азайту үшін есептеу әдістері қарастырылған.

Сондықтанда есептеу - сызба жұмыстарында төмендегі сұрақтар келтірілген:

- орнатылған нормативке сәйкес қолданыстағы электр қондырғыларына  жерге қосу құрылғысын  (табиғи және  жасанды) жүргізу үшін есеп жүргізу;

- өндіріс ортасында электр жарақаттарын ескерту үшін  ажырату құрылғысына және балқымалы сақтандырғышқа есеп жүргізу.

Есептеу - сызба жұмыстарын көрсетілген бағыттар бойынша жүргізу үшін есептер мысалы және әдістері берілген. Әрбір тарау үшін есептің берілгені және оны шешу үшін әдістемелік нұсқаулар, теориялық мағлұматтар және әдебиеттер келтірілген. Әдістемелік нұсқауда есептеулерді шешу үшін негізгі теңдеулер және мағлұматтар берілген.   

Бұл есептеу-сызба жұмыстарында студенттер жұмыс ортасындағы электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша тәжірибесін арттырады және теориялық сұрақтарды оқып үйренеді.

 

Есептік - сызба жұмыс

 

Мақсаты: электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету  бойынша сұрақтарды студенттердің  толық танысып, есептеу әдістерін игеру.

 

 

1 Есептеу-сызба жұмыстарын орындау үшін тапсырмалар

 

1.1 Кестелер бойынша (1.1-1.7 кестелерді қара) бастапқы деректерді нұсқа бойынша таңдау.

1.2 Үш фазалы электр торабына әртүрлі жағдайларда жанасқан кезде адам арқылы өтетін токты Iадам (мА), есептеу.

1.3  Жасанды жерге қосуды есептеу.

1.4 Қысқа тұйықталу тогын I қт (А) есептеу.

 

1.1-есеп. Үш фазалы электр торабына төмендегідей түрде қосылған адам арқылы өтетін токтың Iадам (мА) шамасын анықтаңыз: а) екі фазалы; б) бейтарабы жерге қосылған бір фазалы. Тораптағы желілік кернеу Uжелі (В),  адам денесінің кедергісі  rадам (Ом), аяқ-киім кедергісі  rа.к. (Ом);  аяқ басып тұрған беттің (еденнің) кедергісі rеден (Ом); оқшаулағыштың кедергісі rоқ. (МОм);  жұмыстық жерге қосу кедергісі rо (Ом)  бастапқы деректерде берілген. Адамның электр торабына жанасу схемаларын сызып көрсетіңіз.

 

1.1 кесте

Параметр-лері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғы санымен)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Uжелі, В

380

380

220

220

380

380

380

220

220

380

rадам, Ом

1000

10000

800

200

80000

8500

10500

900

400

50000

rа.к, Ом

0

500

100

1000

25

25

600

210

1100

250

rеден, Ом

1500

0

1500

800

2000

2000

15

1300

800

2300

rоқ, МОм

5

0,5

10

1,1

0,1

0,1

0,7

6

1,4

0,7

 

1.2 –есеп. Кернеуі U = 380 В болған үш фазалы үш сымдық  бейтарабы оқшауланған торапқа және үш фазалы төрт сымдық  бейтарабы терең жерге қосылған торапқа  адам бір фазалы жанасып қосылғанда  адам арқылы өтетін Iадам (мА) тоқтың күшін сәтсіз және сәтті жағдайда анықтау керек: 

а) Сәтсіз жағдай: аяқ киімі су болған  және  ток өткізетін (металды) еденде тұрған адам бір фазаға жанасты.   Берілгендер:  rадам   адам денесінің кедергісі, аяқ-киім кедергісі rа.к. = 0, аяқтың жанасу бетіндегі кедергі rаяк жанасу = 0 (Ом); жұмыстық жерге қосу кедергісі rо,  сым оқшауламасының кедергісі rоқ.

б) Сәтті жағдай: табаны резиналы құрғақ аяқ-киім, оның кедергісі rа.к = 50 (кОм);  адам ағаштан жасалған құрғақ еденде тұр, оның кедергісі r аяк жанасу = 150 (кОм).

 

1.2 кесте

Параметрлері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғысының алдыңғы санымен)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

rч, кОм

1,0

10

0,2

0,5

15

1,5

1,8

0,7

0,6

10

rо, Ом

4

10

4

10

10

4

10

4

4

10

rиз, МОм

0,5

0,1

10

0,9

1,0

0,8

1

10

0,5

1,5

 

1.3- есеп. Зауыттағы цехты кернеуі U = 6,3/0,38 кВ болған Р (кВА) қуаттағы күштік трансформатор  электрмен қоректендіреді.  Трансформатордың бейтарабы жоғары вольтты және төменгі вольтты тораптарда жерден қалыпты оқшауланған. Барлық фазалардағы жүктемелер біркелкі. Зауыттың айналасындағы топырақтың меншікті кедергісі r, Ом.м.

Жасанды қорғаныстық жерге қосуды есептеу талап етіледі. Жасанды қорғаныстық жерге қосқыш d диаметрдегі , l ұзындықтағы болат құбырдан және электр механикалық құрылғының корпусына жалғанатын  ені b болған болат жолақтан тұрады. Жалғанатын контурлық жолақтың есептік тереңдігі hо (м), тік электродтар арасындағы қашықтық а  құбырлық электрод ұзындығына тең деп қабылданған.

Жерге қосу кедергісін R (Ом)  және тік электродтар санын  n  анықтау керек.

 

1.3 кесте

Параметрлері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғы санымен)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

P, кВА

90

50

1000

2000

300

900

500

100

200

1000

r, Ом ×м

40

100

500

600

300

0,03

0,03

0,06

0,12

0,7

d, м

0,025

0,03

0,06

0,12

0,1

2,5

2,0

4,3

4,1

3,5

l, м

2,5

3,0

4,0

4,2

3,5

0,02

0,02

0,03

0,08

0,08

b, м

0,02

0,02

0,03

0,08

0,08

0,5

0,6

0,75

1,0

0,7

hо, м

0,5

0,6

0,75

1,0

0,7

6

7

8

9

10

 

1.4 – есеп. Цехты қоректендіру кернеуі 380 В бейтарабы терең жерге қосылған  трансформатор арқылы жүргізіледі.  Rтр (Ом) трансформатор кедергісі, ұзындығы 100 м сым бөлігіндегі rсым (Ом) кедергісі  және Rм (Ом) магистраль кедергісі берілген. 

Электр қондырғысы корпусының оқшауламасы зақымдалған жағдайда  I қт (А) қысқа тұйықталу тогын, сақтандырғыштың балқымалы қойылымын-дағы номиналды токты I нп (А);   U жанасу (В) жанасу кернеуінің шамасын анықтау талап етіледі.  Сенімділік коэффициентті  3 тең. Нөлдік сымдағы кедергі Rо (Ом) берілген.

 

1.4 кесте

Параметрлері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғысының алдыңғы санымен)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Rтр, Ом

0,15

0,1

0,2

0,25

2,5

0,12

0,9

0,9

1,25

1,5

rсым, Ом

2,5

1,84

3,5

2,0

0,1

2,1

1,8

1,5

1,0

1,8

Rм,  Ом

0,85

2,8

1,0

0,75

0,5

0,95

2,1

1,2

0,75

0,51

Rо,  Ом

1,76

5,6

0,3

2,5

2,0

1,3

6,6

1,3

2,5

2,0

 

1.5 – есеп. Тораптағы электр сымы үзіліп жерге құлаған. Адам құлаған сымнан токтың таралуындағы х (м) қашықтықта тұр. Адамның қадамдық кернеуін Uқадам (В) және оның адамға әсер ететін  айнымалы тоқтың Iадам.қадам. (мА) мәнін  табу керек.  Кернеу берілген сымның меншікті электр кедергісі r (Ом×м), пайда болған қысқа тұйықталу Iқ.т.  (А) тогы, адам денесінің кедергісі rадам (Ом) берілген. Адам қадамының өлшемін хқадам=0,5 ÷ 0,8 м  тең деп қабылдауға болады.

 

1.5 кесте

Параметрлері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғы санымен)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

r, Ом×м

70

100

30

150

90

40

150

100

110

70

I қ.т., А

80

50

40

60

30

60

40

40

60

50

rадам, Ом

1000

1500

800

1000

1200

1000

1500

500

1000

1000

х, м

3

1

5

4

2

3

2

3

4

5

 

1.6-есеп. Бейтарап жерге қосылған трансформатормен қоректенетін, кедергі орамасы бар, фазалық және нөлдік өткізгіші сәйкесінше rтр, rф.пр, rн, Ом болатын, жанасу кернеуі фазалық кернеуінің торап қорғауға дейінгі қондырғының корпус фазаларындағы қысқа тұйықталу ток күшін анықтау керек.

 

1.6 кесте

Параметрлері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғы санымен)

1

2

3

4

5

6

7

8

9

0

Uф, В

220

127

220

220

127

1,12

1,9

1,9

0,25

0,5

rтр, Ом

0,9

0,8

1

1,2

1,1

2,1

1,1

1,5

1,5

1,1

         1.6 кестенің соңы

rф.пр, Ом

4

2

3

1

2

0,95

2,1

1,5

0,75

0,51

rн, Ом

0,3

0,2

0,5

0,4

0,6

1,3

6,6

1,3

2,5

2,0

 

          1.7-есеп. Өндіріс ғимараты қатты топырақ үстінде орналасқан. Ауданы S=3000 м2. Жоғарғы қабат қалыңдығы  h1 = 3,7м  , меншікті электр кедергісі r1=500 Ом×м , ал төменгі қабаты саздақ (суглинок) электр кедергісі r2=130 Ом×м. ρ1 және ρ2 сәйкесінше 3,6 және 0,1-ге тең. α және β коэффициенттері өлшемсіз ρ1 және ρ2 тәуелді жерге қосылған рұқсат етілген кедергі Rдоп,, 4 Ом-нан аспауы керек. Темір бетонды фундамент ағынды тогын рұқсат етілген кедергіге Rдоп  сәйкестігін орнату керек.

 

           1.7 кесте

Параметрлері

Бастапқы деректер нұсқалары (сынақ кітапшаның соңғы санымен)

1

2

3

3

4

5

6

7

8

0

S , м2

3000

5000

1500

2000

2500

1000

3500

4000

4500

5500

h1, м

3,7

3

2,5

3,5

2

1,5

1,7

2,7

3,7

1

r1 , Ом×м

500

300

400

70

100

 

200

 

80

 

90

 

600

700

r2 ,Ом×м

130

150

200

400

600

 

100

 

250

 

450

 

300

350

α

3,6

3,6

3,6

110

110

1,6

210

1,5

2,6

2,5

β

0,1

0,1

0,1

0,003

0,003

0,2

0,004

0,3

0,2

0,6

 

 

 2  Есептеу-сызба жұмыстарын орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

 

Адамның электрлік тізбек кедергісі:

 

                                                                                  (2.1)

 

бұл жерде  rЧ;  rоб; rоп - адам денесінің кедергісі, аяқ киім және  жанасу бетіндегі кедергісі.

         Төрт сымдық  бейтарабы терең  жерге қосылған торапқа  адам бір фазалы жанасып қосылғанда,  адам арқылы өтетін ток:

 

                       IЧ ,  А ,                                                  (2.2)

 

бұл жерде    Uф – фазалық кернеу, В

rо – жұмыстық жерге қосу кедергісі, Ом.

Оқшауланған бейтарабы терең жерге қосылған торапқа адам екі фазалы жанасып қосылғанда, адам арқылы өтетін ток:

 

                                IЧ ,  А.                                                     (2.3)

Үш фазалы үш сымдық  бейтарабы оқшауланған торапқа адам бір фазалы жанасып қосылғанда, адам арқылы өтетін ток күші:

                       IЧ ,  А ,                                                   (2.4)

бұл жерде   rиз – сым оқшауламасының кедергісі, Ом.

Жасанды жерге қосуды  есептеу үшін,  алдымен біркелкі тік электродтардың  электрлік кедергісін мына формула бойынша анықтаймыз:

 

Rв =   , Ом ,                (2.5)

бұл жерде  r  - қатты топырақтың меншікті кедергісі,  Ом × м; 

        ld – сәйкесінше құбырдың ұзындығы, диаметрі(м);

         hо – жалғанатын жолақтың тереңдігі, м.

         Контурлық жерге қосылған құрылғыда тік электродтармен жалғанған көлденең элкетродтың lr қосынды ұзындығы мына формула бойынша есептелінеді:

                                 lr = а × (n –1), м ,                                             (2.6)

бұл жерде    n  - тік электродтар саны,  n ³ 4 шт; 

         а – электродтар арасындағы арақашықтық, м.

Бұл электродтың электрлік кедергісі былай бағаланады:

 

Rг =  , Ом ,                                                    (2.7)

бұл жерде   b – жолақтың ені, м.

          Жерге қосылған құрылғының есептік электрлік кедергісі ток арақашықтығына есептелінеді:

 

R,                                   (2.8)

 

бұл жерде   hВ, hГ - сәйкесінше стержень мен жолақтың экрандалу коэффициенттері.

Содан соң жерге қосылған кедергінің мүмкін болатын мәні мен есептелген кедергі R салыстырады. Егер R > Rдоп  болса, онда тік электродтар саны n мен көлденең электродтар ұзындығы  lr  өседі. R < Rдоп  шарты  қанағаттанбайынша, есептеу операциясы формула бойынша қайталана береді. hВ және hГ мәндері кестеде берілген шарт бойынша анықталады.  Rдоп  шамасы 4 Ом-ға тең деп алынады, ал генераторлар мен трансформаторлардың қуаты бойынша 100 кВА және Rдоп  = 10 Ом-нан кем емес.

 

2.1 кесте-а = l электродтар санының  hВ мен hГ  шамаларына тәуелділігі

Тік электродтар саны n, шт

4

6

10

20

40

60

100

Мәні, hГ

0,45

0,4

0,34

0,27

0,22

0,2

0,19

Мәні, hВ

0,69

0,61

0,56

0,47

0,41

0,39

0,36

 

Нөлдеу жүйесі кезінде электр қондырғысы корпусының оқшауламасы зақымдалған жағдайда бір фазалы қысқа тұйықталуға айналады. Қысқа тұйықталу тогы мына формула бойынша есептелінеді:

I к.з. , А                                            (2.9)

бұл  жерде   Rтр – трансформатор кедергісі;

rпр – сым бөлігіндегі кедергісі;

Rм -  магистраль кедергісі.

Сақтандырғыштың балқымалы қойылымындағы номиналды ток былай анықталады:

 

I н.п. =   , А,                                                   (2.10)

бұл жерде   К -  сенімділік коэффициентті.

Жанасу кернеуі:

 

Uпр = I к.з. × Rо ,                                                       (2.11)

 

бұл жерде    Rо – нөлдік сымдағы кедергі.

Өндіріс ғимаратында жерге қосылған қондырғысы ретінде темірбетонды іргетасты қолдану кезіндегі ағынды кедергісі R (Ом) мына формула бойынша анықталады:

R,                                                          (2.12)

бұл жерде     S - ғимарат периметрімен шектелген аудан, м2;

rЭ – жердің меншікті эквивалентті электрлік кедергісі, Ом×м.

         rЭ  Ом×м  есептеу үшін мына формуланы қолдану керек:

 

 ,                             (2.13)

 

бұл жерде  r1 – жердің үстіңгі қабатының меншікті электрлік кедергісі, Ом·м;

r2 – астыңғы қабатының меншікті электрлік кедергісі, Ом·м;

h1 – жердің үстіңгі қабатының қалыңдығы, м;

a, b - өлшемсіз коэффициенттер, жердің қабаттарының меншікті электрлік кедергілерінің қатынасына тәуелділігі. Егер r1>r2, a=3,6, b=0,1; егер r1<r2, a=1,1×102, b=0,3×10-2.

Қадамдық кернеу – бұл жердің нүктелер арасындағы кернеуі, яғни адам аяғы бір уақытта жерге жанасу кезіндегі ағынды токтың зақымдалу шарты. Сандық қадамдық кернеу адам қадамы бар жердегі, яғни нүктелердің әртүрлі потенциалдарына тең.

Жерге қосқыштан х қашықтықта орналасқан адамның бір аяғы және қадамының енінің өлшемі  хш ( хш = 0,8 м) тең деп қабылдауға болады.

 

Uш = , В.                                                  (2.14)

 

Шартты қадамдық кернеу тогы:

 

, А.                                                                 (2.15)

 

 

          3  Электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша теориялық мағлұматтар

 

3.1 Адам  организміне  электр  тогының  әсер  етуі

 

          Электр қауіпсіздігі дегеніміз – ол, электромагниттік өрістің, статикалық электрленудің, электрлік доға мен электр тогының зиянды және қауіпті әсерінен адамдарды қорғауды қамтамасыз ететін ұйымдастырылған және техникалық  жұмыстар мен шаралардың жүйесі.

          Егер адамның екі нүктесі арасында потенциалдар айырмасы болса, онда адам денесі арқылы электр тогы жүреді. Адам бір уақытта жанасқан екі нүктелік ток тізбегі арасындағы кернеу -жанасу кернеуі деп аталады.

          Дене арқылы жүретін электр ток адамға жылулық, биологиялық және электролиттік әсер етеді.

          Токтың жылулық әсері электр энергиясының жылуға айналуында сезіледі және ол терінің, тканның және қан тамырларының қызуын тудырады.

          Токтың биологиялық әсері  токтың бұлшық еттер арқылы жүруінде оның қысқаруын тудырады.

          Токтың  электролиттік әсері  қан құрамының өзгеруіне алып келеді.

          Электр тогына түсіп қалғанда төмендегі зақымдалулар болуы мүмкін:

күйіп қалу, терінің металдануы, электр белгілері, электроофтальмия, электр соққысы, механикалық зақымдалулар:

          - электр күйігі электр тогының жылулық әсерінде пайда болады. Электр доғасының әсері нәтижесінде пайда болатын күйік өте қауіпті болып табылады, өйткені оның температурасы  +3000-6000° С аралығында болады;

          - терінің металдануы  электр тогының әсерінен металдың майда бөлікшелері теріге сіңуі нәтижесінде болады. Соның нәтижесінде терінің электр өтімділігі жоғарылайды, яғни оның кедергісі күрт төмендейді.

Электр белгілері деп,   ток жүретін бөліктермен тығыз байланыста болғанда, яғни оны қысып ұстағанда  теріде сұр немесе ақшыл – сары  түсті дақтың  қалуын айтамыз.

          Электроофтальмия   дегенде электр доғасының ультрафиолеттік сәулесі әсерінен көздің сыртқы қабатының зақымдалуын түсінеміз.

          Электр соққысы   болғанда,   адам организмі жалпы зақымданады , яғни нерв және жүрек тамырларының бұзылуы, бұлшық еттерінің тырысуы пайда болады.

          Механикалық зақымдалулар (тканның бөлшектенуі, сынықтар) адам бұлшық еттерінің тырысуы және де электр тогының әсерінен төбеден құлау нәтижесінде болады.

Электр тоғынан зақымдалу сипаттамасы токтың тегі мен мәніне, оның жүріп өту жолына, әсер ету ұзақтығына, адамның жеке физиологиялық ерекшелігіне және оның зақымдалған кезіндегі жағдайына байланысты болады.

          Көп жағдайларда токтың тегі мен мәні зақымдалу сипаттамасын анықтайды. Өндірістік жиіліктегі (50 Гц) кернеуі 500 В дейінгі айнымалы  токтағы электр қондырғылары тұрақты токқа қарағанда өте қауіпті. Бұл адам организмі клеткаларындағы күрделі биологиялық процестерге байланысты болады. Ток жиілігі өскен сайын, зақымдалу қаупі азаяды. М: бірнеше жүздеген кГц жиілікте электр соққысы сезілмейді.

          Токтардың мәндеріне байланысты адам организміне әсер етуін былай бөлуге болады: сезінуші, жібермейтін және фибрилляциялық.

          Адам айнымалы токтың (50 Гц) әсер етуін 0,5 тен 1,5 мА аралығында сезінеді, ал тұрақты токта – 5 тен 7 мА дейін. Бұл жағдайда, адамның саусақтары қалтырап, дірілдейді; тұрақты токта тері қыза бастайды. Бұл токтар бастапқы (пороговый) сезіну токтары деп аталады.

          Жібермейтін токтарда қолдың бұлшық еттерінің тырысуы болады, яғни адам өз еркімен қолын ток жүретін бөліктерден ала алмайды. Оның мәндері айнымалы ток үшін – 10-15 мА, ал тұрақты ток үшін – 50-80 мА. Токтың ары қарай өсуі жүрек қан тамырларының зақымдалуына алып келеді. Дем алуы қиындайды және тоқтайды, жүрек жұмысы өзгереді.

          Фибрилляциялық ток  жүрек фибрилляциясын, яғни жүрек тамырларының әлсізденуін, түршігуін және тырысуын пайда етеді. Фибрилляция нәтижесінде жүректен бүркелетін қан қажетті өмір сүру органдарына бармайды және ең бірінші кезекте миды қанмен қамтамасыз ету бұзылады. Қан бармаған адам миы ары кетсе 5-8 минут өмір сүреді, сондықтан да бұл жағдайда зақымдалған адамға тез және өз уақытында алғашқы көмек көрсету керек. Фибрилляция тоғының мәндері –80 нен 5000 мА аралығында болады.

Адам денесі арқылы өтетін электр тогының мәніне және тегіне байланысты зақымдалу сипаттамасы 3.1- кестеде көрсетілген. Токтың жүру жолы зақымдалу сипатына бір шама әсерін тизізеді. Өте қауіпті жол – жүрек, бас миы және тыныс алу кеудесі арқылы өтетін жол болып табылады. Электр травматизмін талдауда «оң қол – аяқ», «қол – қол» жолдары жиі кездеседі, ал «бас – аяқ», «бас – қол», «аяқ – аяқ» жолдары сирек кездеседі.

Адам організмі арқылы өтетін токтың мәні берілген кернеуге және дене кедергісіне байланысты болады. Кернеу қаншалықты көп болса, соншалықты көп ток адам арқылы өтеді.

 

3.1 кесте - Адам денесі арқылы өтетін электр тогының мәніне және тегіне байланысты зақымдалу сипаттамасы

I, мА

50 Гц айнымалы тоқта

Тұрақты токта

0,6-1,5

Сезіну пайда болуы, қол саусақтарының дірілі

Сезілмейді

5 – 7

Қолдың қалтырауы

Сезіну пайда болуы,

Терінің қызуы

8–10

Қолды электродтан әрең алуға болады, бірақ сүйектер қатты ауырады

Қызудың көтерілуі

20-25

Қолды электродтан тартып алу мүмкін емес, тыныс алу қиындайды

Бұлшық еттің кішкене қысқаруы

50-80

Тыныс алу тоқтайды, жүрек фибрилляциясы басталады

Қатты қызу, қолдағы бұлшық еттің қысқаруы, тыныс алу қиындайды

90-100

Жүрек соғуы (әсер ету уақыты 3 с көп) және тыныс алу тоқтайды

Тыныс алу токтайды

Адамның кедергісі тұрақты емес және ол әр түрлі факторлаға байланысты болады. М: терінің жағдайы, жанасу тығыздығы және шамасы, берілген кернеудің мәні және токтың әсер ету уақыты. Электр тогы әсер еткенде адам денесінің кедергісін 3.1 – суретіндегі эквивалентті сұлба түрінде көрсетуге болады.  кедергісі ток кірген жердегі тері бетінің кедергісі мысалы, қолдың кедергісі.

3.1 сурет - Электр тогының әсері астында тұрған адам денесі кедергісінің эквивалентті сұлба

 кедергісі терінің жағдайына байланысты 10 нан 100 кОм дейін өзгеріп тұруы мүмкін. Зақымдалмаған құрғақ терінің кедергісі 100 кОм да көп болуы мүмкін. Тері зақымдалғанда, ластанғанда және ылғалданғанда оның кедергісі күрт төмендеп он кОм ға дейін жетуі мүмкін.  адаммен сымның арасындағы сыйымдылық. Конденсатор диэлектригі тері қабаты және адам денесімен сымның арасындағы ауа болып табылады. Егер жанасу кернеуі үлкен болса, онда диэлектрик тесіледі және тізбек тек қана  кедергісі арқылы тұйықталады.

           кедергісі – бұлшық ет және дене ішкі органдарының кедергісі. Ол үлкен емес - 0,4 және 1 кОм аралығында болады. Өйткені адамның бұлшық еттерінде органикалық заттар бар, олар электр тогын жақсы өткізеді.       

          Әдетте, электр тораптарындағы қауіпсіздікті талдауда және есептеуде адам денесінің кедергісі активті және 1 кОм деп қабылданады.

           Электр тогынан зақымдалудың сипаттамасы уақытқа байланысты болады. Токтың көп уақыт әсер етуінде тері қызады және тері терлеп ылғалданады, соның нәтижесінде оның кедергісі төмендеп адам арқылы өтетін тоқтың шамасы күрт өседі.

          Электр тогынан зақымдалудың сипаттамасы адамның жеке физиологиялық ерекшеліктерінеде байланысты. Егер адамның денсаулығы жақсы болса, онда электр зақымдалуы аз болады. Егер адамның жүрек қан-тамырлары жүйесі, терісі, жүйке жүйесі ауыратын болса және мас күйінде болса, онда электр тогынан алған зақымдалуы аз мәнді токтың өзінде күрделі болады.

          Токтың жүріп өту уақытына байланысты жанасу кернеуі және токтың рұқсат етілетін мәндері 3.2 - кестесінде келтірілген. Олар қорғаныстық құрылғысын есептеуде қолданылады.

 

3.2 кесте -  Адам арқылы жүріп өтуге рұқсат етілетін жанасу кернеуі және  тоқ  

Қондырғы

Нормалық шамасы

Токтың әсер ету уақыты, с

0,1

0,2

0,5

0,7

1,0

3,0

Айнымалы токта

1000 В дейінгі кернеуде, жиілігі 50 Гц

400 Гц  жиілікте

 

 

 

500

500

_

_

 

250

250

500

500

 

100

100

200

200

 

75

75

140

140

 

50

50

100

100

 

36

6

36

8

Тұрақты токта

500

500

400

400

250

250

200

200

150

150

100

50

 

3.2 Электр қондырғыларының жіктелімі және электр қауіпсіздігі деңгейі бойынша жұмыс жағдайлары

 

          Электр қондырғылары деп электр энергиясын өндіретін, түрлендіретін, тарататын және тұтынатын қондырғыларды айтады. Оларға генераторлар, электр қозғалтқыштары, трансформаторлар, түзеткіштер, радио және телевизиялық байланыс аппаратуралары және т. б.  жатады.

          Электр қондырғыларында жұмыс  жасау қауіпсіздігі электр сұлбаларына және электр қондырғыларының параметрлеріне, номиналды кернеуге, қоршаған ортаға және пайдалану жағдайына байланысты болады.

          Қауіпсіздікті қамтамасыз ету үшін барлық электр қондырғылары (ПУЭ) электр қондырғыларын орнату ережелеріне (ЭОЕ) сәйкес 1000 В дейінгі және 1000 В жоғары болып бөлінеді.

          1000 В жоғары қондырғылар өте қауіпті болғандықтан, олардың қорғаныс қауіпсіздік шараларына қатаң талаптар қойылады.

          Электр қауіпсіздігі деңгейі бойынша жұмыс жағдайлары  3 категорияға бөлінеді: адамдардың электр тогына түсіп қалу қаупі өте жоғары, өте қауіпті және жоғары қаупі жоқ.

          Өте жоғары қауіпті жағдайда төмендегі белгілердің біреуі болуы керек:

-        ылғалдылық (салыстырмалы ылғалдылық 75% тен көп);

-        температура ( ұзақ уақыт бойы +35° С астам болатын), т.б.

Бұл жағдайларда қауіпсіздікті азайту үшін кіші кернеуді (42 В) пайдаланған дұрыс.

Өте қауіпті жағдайда төмендегі белгілердің біреуі болуы керек:

-        ерекше ылғалдылық (салыстырмалы ылғалдылық 100% ке дейін);

-                 электр құрылғысының ток жүретін бөліктерін және оқшауламаларды бұзатын химиялық активті орта.

Бұл жағдайларда қауіпсіздікті азайту үшін кіші кернеуді (12 В) пайдаланған дұрыс.

Жоғары қауіпі жоқ жағдайда жоғарыда көрсетілген белгілер  болмайды.

 

3.3  Электр тораптарындағы қауіпті талдау

 

          Адам арқылы өтетін ток электр қондырғысындағы кернеуге, адамның торапқа жанасу сұлбасына, тораптағы бейтарап режиміне, сонымен бірге электр торабындағы жерге салыстырғандағы сыйымдылық және кедергіге байланысты болады.

          Кернеу астындағы электр қондырғының бөліктеріне адамның бір фазалы (бір полюсті) және екі фазалы (екі полюсті) жанасуы болуы мүмкін. Екі фазалы жанасу дегеніміз, кернеу астындағы электр қондырғысына адамның бір уақытта екі фазасына жанасуы. Бір фазалы жанасу дегеніміз, адамның кернеу астындағы электр қондырғысының бір фазасына жанасуын айтамыз. Адамның электр торабындағы екі фазасына жанасуы өте қауіпті, өйткені, бұл жағдайда жанасу кернеуі тораптағы кернеудің шамасына тең болады

3.2 - суретінде  адамның электр торабындағы екі фазасына жанасуы келтірілген. Мұнда адам арқылы өтетін тоқты төмендегі теңдеумен анықтауға болады

                                               .                                   (3.1)

Бұл теңдеудегі адам арқылы өтетін ток, А;  жанасу кернеуі, В;  айнымалы токтағы үш фазалы тораптар үшін желілік кернеу, В;  фазалық кернеу, В;  адам денесінің кедергісі, Ом.

 

3.2 сурет - Адамның электр торабындағы екі фазасына жанасуы

 

           Адамның бір фазаға жанасуындағы эквиваленті орынбасу сұлбасына 3.3-суретінде көрсетілген. Есептеуді оңайлату үшін сымның жерге салыстырғандағы сыйымдылығын ескермейміз.

 

3.3 сурет - Адамның электр торабына бір фазалы жанасуы

 

Адам арқылы өтетін ток төмендегі теңдеумен анықталады

 

                                                                   .                                          (3.2)

Орынбасу сұлбасын қолдана отырып, жанасу кернеуін былай анықтаймыз:

                                                         .                                       (3.3)

Орынбасу сұлбасынан жалпы токты табамыз

                                                   .                                  (3.4)

Жалпы ток теңдеуінен жанасу кернеуін былай анықтаймыз:

                                           .                              (3.5)

(3.5) теңдеуін қолдана отырып адам арқылы өтетін ток төмендегі түрге келеді

                   .                    (3.6)

Егер  (оқшаулама кедергісі) болса, онда (3.5) және (3.6) теңдеулерінен

                                    ,                             (3.7)

                                        .                            (3.8)

(3.8) теңдеуіне талдау жасап отыра, торап оқшауламасының кедергісі өскен сайын, адам арқылы өтетін ток азаятындығын байқаймыз.

Егер адам оқшауланған еденде аяқ киімі мен тұрған болса, онда еденнің және аяқ киімнің  кедергілерін ескеру керек, сонда (3.8) теңдеуі төмендегі түрде болады

                                 .                  (3.9)

Бір фаза жерге тұйықталған апатты режимде эквивалентті сұлбаны төмендегі сұлбаға ауыстыру керек.

3.4 сурет - Апатты режимде адамның электр торабына жанасу сұлбасы

 

Жерге тұйықталу кедергісі , әдетте, оқшауламалар кедергісінен ,  және адам кедергісінен  аз болады, сондықтан, (3.5) және (3.6) теңдеулеріндегі  кедергісін эквивалентті кедергіге  ауыстыра отыра төмендегілерді аламыз

                                 ,                        (3.10)

                                   .                         (3.11)

           кедергісі нөлге жақын болғандықтан, (3.10) және (3.11) теңдеулері төмендегі түрге енеді:

                                               .                           (3.12)

Апаттық режимде жанасу кернеуі тораптың кернеуіне тең болады.

Құрылғыны қоректендіру үшін көп жағдайда бейтарабы жерге қосылған және оқшауланған үш фазалы тораптар қолданылады. Бейтарабы оқшауланған тораптың бір фазасына адам жанасқанда дене арқылы өтетін ток оқшаулама кедергісіне және жерге салыстырғандағы фаза сыйымдылығына байланысты болады (3.5 – суретті қара).

 

3.5 сурет - Бейтарабы оқшауланған үш фазалы тораптарға бір фазалық жанасу

 

Сымдар оқшауламасындағы кедергілер   және сыйымдылықтар  бір - біріне тең болса, онда

           .                (3.13)

Егер фазалардағы жерге салыстырғандағы сыйымдылықтарды ескермесек, онда (2.8) теңдеуі төмендегі қарапайым түрге келеді

                                                 .                                      (3.14)

Егер оқшаулама кедергісі шексіз көп болса , ал фазалар сыйымдылығы бір-біріне тең болса (кабелдік желілер үшін) , онда адам арқылы өтетін токты есептеу теңдеуі төмендегідей

                                                 ,                                      (3.15)

мұнда сыйымдылықты кедергі, Ом.

(3.15) теңдеуінен тораптағы сыйымдылық қаншалықты көп болса, адам арқылы өтетін ток сонша үлкен болатындығын көреміз.

Бейтарабы оқшауланған тораптың апатты жұмыс режімінде бір фазаның жерге тұйықталуы пайда болады. Егер бұл жағдайда жерге тұйықталу кедергісі аз болса, онда зақымдалмаған фазаға адам жанасқан кезіндегі дене арқылы өтетін ток төмендегі теңдеумен анықталады

 

                                                             .                                          (3.16)

 

          Тәжірибеде  кедергісі  кедергісінен  бір шама  аз болады, сондықтан жанасу кернеуін былай анықтаймыз

 

                                                         .                         (3.17)

 

Сонымен, адам желілік кернеу астында болады және оқшаулама кедергісі қорғанысқа ие емес. Сондықтан, бұл жағдайдағы жанасу қалыпты жұмыс торабына жанасуға қарағанда өте қауіпті болады.

Адам желілік кернеуге түседі және оқшаулама кедергісі қорғай алмайды. Сондықтан, бұл жағдайдағы жанасу қалыпты жұмыс торабына жанасуға қарағанда өте қауіпті болады. Бейтарабы жерге қосылған төрт сымды  тораптың бір фазасына адамның жанасу схемасы 3.6-  суретте көрсетілген.

 

3.6 сурет - Бейтарабы жерге қосылған төрт сымды  тораптың бір фазасына адамның жанасу схемасы

 

 

 

 

 

3.4  Электр қондырғыларының тоқ жүретін бөліктеріне жанасудан қорғану

 

Травматизмді талдау жасаған кезде, электр травмаларының жартысынан көбі құрылғының ток жүретін бөліктеріне жанасқан кезде болатындығын көреміз.

Электр қондырғының ток жүретін бөліктері  деп жұмыс режимінде ток жүретін бөліктерін айтамыз. Оларға мысал ретінде: сымдар, аппаратура элементтерінің түйіспелері және т.б. айтуға болады.

Электр қондырғыларының ток жүретін бөліктеріне жанасудан қорғануда қоршаулар,  блокировка, оқшаулау, және ток жүретін бөліктерді қол жетпейтін биіктікте орналасу қолданылады.

Қоршаулар сыртқы қабатты, шкаф түрінде және т.б. болуы мүмкін. Олар құрылғының бір бөлігі ретінде немесе тасымалды түрде болады. Қоршаулар бір тегіс және тор түрінде орындалады. Оларды ашу және жабу тек қана арнайы құрылғылар немесе құралдар көмегімен орындалады.

 Блокировка өте қауіпті жұмыс жағдайларында қолданылады. Олар радио және телевизиялық аппаратураларда, сынақ жасау стендтерінде және жоғары кернеуде оқшауламаны сынауға арналған қондырғыларда қолданылады. Жұмыс істеу принциптері бойынша олар электрлік және механикалық түрлерге бөлінеді.

Қазіргі уақытта пайдалану жағдайларына байланысты жұмыстық және қайталама оқшаулау пайдаланылады. Адамдардың токқа түсіп қалмауын қамтамасыз етуде оқшауламаларды бақылау жүргізіледі (1 кВ дейінгі электр тораптарында оқшаулама кедергісі 0,5 мОм).

Адамдарға төнетін қауіпті ескерту үшін ескеру плакаттары ілініп қойылады: М: “Жоғары кернеу”, “Адам өміріне қауіпті”, “Токта” “Қоспа, адамдар жұмыс істеп жатыр”, “Мына жерде жұмыс істе”, “Жерге қосылған” және т.б.  қолданылады.

 

3.5 Электр қондырғыларының ток жүрмейтін бөліктеріне жанасудан қорғану

 

Жоғарыда атап өткен сияқты, ток жүрмейтін бөліктері деп аталатын электр қондырғысының металдық корпусы кернеу астында болуы мүмкін.

Адамдарды электр қондырғыларының ток жүрмейтін бөліктеріне жанасудан қорғауда қорғаныстық жерге қосу және нөлдеу қолданылады.

Қорғаныстық жерге қосу дегеніміз, кернеуге түсіп қалуы мүмкін болған электр қондырғысының металды бөліктерін жермен арнайы қосуды айтамыз. Қорғаныстық жерге қосуды машина корпусының, аспаптардың, электр инструменттерінің, каркас, щит, пульт және шкафтардың металды корпустарына, сонымен бірге  кабелдік  муфталар, электр сымының болаттан жасалған трубаларының металды бөліктеріне жүргізеді. Қорғаныстық жерге қосудың мақсаты, ол корпус пен жер арасындағы кернеуді, яғни жанасу кернеуін және де соған байланысты адам денесі арқылы  жүріп өтетін токты қауіпсіз шамаға дейін азайту болып табылады.

Жерге қосу құрылғысы  жерге қосқыштан және жерге қосатын сымдардан тұрады (3.7 –суретті қара ).

Жерге қосқыштар табиғи және жасанды болуы мүмкін.

Табиғи жерге қосқыш ретінде ғимараттардың жерге көмілген ток өткізетін бөліктерін, су және басқа құбырларын, кабелдің қорғасын қабатын пайдалануға болады. Бірақ та табиғи жерге қосқыш ретінде газ және басқа жарылғыш заттар жүретін құбырларды пайдалануға болмайды.

Жасанды жерге қосқыш ретінде  болат, мыстан жасалған құбырларды (уголки) және басқа металдарды қолданады. Олар траншеяға топырақ қатпайтын тереңдікте көміледі. (М: құбыр диамертрі 5-6 см, ал қалыңдығы 3.5 мм аз болмауы керек). Жерге қосқыштар бір-бірімен балқытылып (сварка) бекітіледі.

Жерге қосатын сымдар оқшауланған және оқшауланбаған болуы мүмкін. Егер жерге қосатын сым ретінде мыс сымды пайдалансақ, оның қимасы 4 мм2 аз болмауы керек, ал алюминийде –6 мм2.

            Жерге қосқыштар және жерге қосатын сымдардың жалғанған түйіспелері сенімді болуы керек.

 

 

3.7 сурет - Қорғаныстық жерге қосудың схемасы

 

Қорғаныстық жерге қосу құрылғысының техникалық жағдайын анықтау үшін оларды мезгілімен тексеріп және кедергісін өлшеп тұру керек. Кәсіпорындарда қорғаныстық жерге қосу құрылғысының кедергісін өлшеу жылына 2 рет жүргізіледі: жазда (топырақ кепкен кезде), қыста (топырақ қатқан кезде). Электр станцияларында тексеру әр жыл сайын  болса, ал әуе және кабелдік желілерінде найзағай болу мерзімінің алдында (сәуір-мамыр айлары) жүргізіледі.  Өлшеуді арнайы М-416 өлшегісімен немесе амперметр-вольтметр әдісімен жүргізуге болады.

Қорғаныстық жерге қосу  өзінің құрылғысы бойынша сыртқа шығарылған және контурлық болуы мүмкін. Соңғы жылдары контурлық жерге қосу көп қолданысқа ие. Ол аудандардағы потенциалдардың теңесуіне және қадам мен жанасу кернеулерінің азаюына алып келеді.

Нөлдеу кернеуі 1000 В дейінгі бейтарабы терең жерге қосылған төрт сымды үш фазалы тораптарда қолданылады.

Нөлдеу дегеніміз, кернеу беріліп қалуы мүмкін болған электр қондырғысының металды бөліктерін қорғаныстық нөлдік сыммен қосуды айтамыз.

Нөлдеудің мақсаты – бір фазалы қысқа тұйықталуда корпусқа өтіп кетуінің алдын - ала отыра, қорғанысты іске қосып және  қоректену торабынан электр қондырғысын минимум уақыт ішінде ажырату.

Қорғау құралы ретінде балқымалы сақтандырғыштар және автоматты ажыратқыштар қолданылады. Үлкен ток пайда болған кезде (ҚТ тоғы) балқымалы сақтандырғыштар күйеді немесе автоматта электромагнитті тізбек ашылады, тізбек ажыратылады және электр қондырғысы тораптан ажыратылады.

Нөлдеу құрылғысында қоректену көзінің бейтарабы жерге міндетті түрде қосылуы керек. Ол, нөлдік сымдағы, сонымен бірге фазалардың жерге кездейсоқ  тұйықталуында электр қондырғысының корпусындағы   кернеуді азайту үшін жүргізіледі. Электр қондырғысын нөлдеу схемасы 3.8-суретінде көрсетілген.

 

 

3.8 сурет -  Электр қондырғысын нөлдеу схемасы

 

Қорғаныстық нөлдік сым белгілі қашықтықта қайталап жерге міндетті түрде қосылуы керек. (М: ӘЖ үшін 250 м ден).

Нөлдік сымды қайталап қосу нөлдік сым үзіліп қалу жағдайында немесе фазаның корпусқа тұйықталуында электр тоғының әсер ету қауіпін азайту мақсатында жүргізіледі.

Қондырғыны пайдалану алдында, сонымен бірге мерзімді түрде нөлденуді тексеріп тұру қажет.

Қорғаныстық ажырату дегеніміз, электр қондырғысына токқа түсіп қалу қауіпі туған кезде, оны автоматты түрде ажыратуды қамтамасыз ететін тез әрекет етуші қорғаныс.

Токқа түсіп қалу қауіпі туған кезде, сол тізбекті тез ажырату мақсатында қорғаныстық ажырату құрылғысы  (УЗО) қолданылады.

Олар жерге қосу немесе нөлдеу сияқты қорғаныс шараларынан бөлек түрде де және оларға қосымша түрде де қолданылады. (Көп жағдайларда 1кВ электр қондырғыларында қолданысқа ие: жылжымалы электр құрылғылары, электр инструменттері, жерге қосу және нөлдеу мүмкін болмаған стационарлы электр қондырғыларында). Қорғаныстық ажырату құрылғысының (УЗО) сұлбасы 3.9 – суретінде көрсетілген. 

УЗО сұлбасы корпус пен көмекші жерге қосқыш аралығына қосылған кернеу релесінен КР (РН) тұрады, ол корпустағы кернеудің мәні шекті рұқсат етілетін мәнінен асып кеткенде іске қосылады және ол автоматты ажыратқыштың (АВ) айыру катушкасымен (ОК)  тізбекті тұйықтайды.

Жетістігі – қарапайым және сенімді.

Кемшілігі – селективтілігі және өзін өзі бақылауының жоқтылығы сонымен бірге  көмекші жерге қосқышты пайдалануы.

           

3.9 сурет - Қорғаныстық ажырату құрылғысының (УЗО) сұлбасы

 

Әдебиеттер тізімі

 

1. Охрана труда и безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие/ М.К. Дюсебаев, Ж.С. Абдимуратов; АУЭС - Алматы, 2011. – 79 с.

2. Безопасность жизнедеятельности. Под ред. С.В.Белова. – М.: Высшая школа, 1999.

3. Долин П.А. Основы техника безопасности в электроустановках. – М.: Энергоатомиздат, 1984.-448 с.

4. ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов.

5. ГОСТ 12.1.030-81 ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

6. Безопасность жизнедеятельности: Учебник для вузов/ С.В. Белов, А.В. Ильницкая, А.Ф. Козьяков и др.; под общ.ред. С.В. Белова.- М.: ВШ, 1999.-448 с.

 

Мазмұны

 

Кіріспе

1 Есептеу-сызба жұмыстарын орындау үшін тапсырмалар

3 Есептеу-сызба жұмыстарын орындауға арналған әдістемелік нұсқаулар

4 Электр қауіпсіздігін қамтамасыз ету бойынша теориялық мағлуматтар

2013 ж. жиынтық жоспары, реті. 43