Полезное:
Как сделать разговор полезным и приятным
Как сделать объемную звезду своими руками
Как сделать то, что делать не хочется?
Как сделать погремушку
Как сделать так чтобы женщины сами знакомились с вами
Как сделать идею коммерческой
Как сделать хорошую растяжку ног?
Как сделать наш разум здоровым?
Как сделать, чтобы люди обманывали меньше
Вопрос 4. Как сделать так, чтобы вас уважали и ценили?
Как сделать лучше себе и другим людям
Как сделать свидание интересным?
Категории:
АрхитектураАстрономияБиологияГеографияГеологияИнформатикаИскусствоИсторияКулинарияКультураМаркетингМатематикаМедицинаМенеджментОхрана трудаПравоПроизводствоПсихологияРелигияСоциологияСпортТехникаФизикаФилософияХимияЭкологияЭкономикаЭлектроника
Выполнение работы. Изучив необходимые рекомендации и теоретический материал, представленные в соответствующем методическом пособии к данной лабораторной работе
Изучив необходимые рекомендации и теоретический материал, представленные в соответствующем методическом пособии к данной лабораторной работе, приступим к непосредственному её выполнению.
Первоначально, произведём выполнение части 1 настоящей лабораторной работы, а именно измерим величины порогового ощутимого тока и электрического сопротивления тела человека.
Перед непосредственным определением сопротивления тела человека проведём измерения сопротивлений моделей R1 и R2 путём определения токов и напряжений при выходной разнице потенциалов питающего трансформатора равной 5 В. Подключив описанные модели к соответствующим гнёздам на панели макета определим, что величины токов I1 (имитирующего состояние повреждения или шунтирования кожных покровов) и I2 (имитирующего условия сухой неповрежденной кожи)составили 0,11 и 0,08 мА соответственно. Таким образом, согласно закону Ома, определим величины соответствующих сопротивлений, как: R1=5В/I1=5/(0,11*10-3) = 45,45 кОм, R2=5В/I2=5/(0,08*10-3) = 62,5 кОм.
Полученные значения сопротивлений каждой из двух моделей укладываются в известный диапазон дополнительных сопротивлений (R1 = 40−70 кОм и R2 = 60−100 кОм).
После проведения всех указанных выше манипуляций, перейдём к определению величин токов, протекающих через тело человека, и напряжений прикосновения (напряжений между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек). Фиксировать данные характеристики будем по индикаторам лабораторного стенда, представленного на рисунке 1.1, в условиях порога ощущения. Включение тела человека в качестве сопротивления в измерительную цепь осуществим путём прикосновения больших пальцев рук к электродам-площадкам для каждого из четырёх студентов бригады, выполняющей данную работу. Для этого, изначально, регулятор Uпр, расположенный на лицевой части макета, установим в крайне-левое положение. Затем, один из студентов бригады, должен прикоснуться к электродам пальцами обеих рук, а другой – постепенно увеличивать напряжение прикосновения плавным поворотом всё того же регулятора Uпр до возникновения у испытуемого студента явных признаков протекания электрического тока или, говоря иначе, порога ощущения, характеризуемого, в свою очередь, пороговыми значениями напряжения и тока. В нашем случае, описанные выше действия проводились по три раза для каждого из четырёх членов бригады, то есть, говоря иначе, было проведено 12 эмпирических воздействий (по три на каждого студента). В качестве окончательных результатов данного этапа выполнения работы были выбраны средние значения каждого из трёх опытов для всех четырёх испытуемых, представленные для наглядности в таблице 2.1.
Таблица 2.1 – Экспериментальные данные
| Параметр | Киселёв Максим | Бухарин Михаил | Тиссен Сергей | Водянов Алексей |
| Пороговый ощутимый ток, мА | 0,34 | 0,63 | 0,48 | 0,25 |
| Пороговое ощутимое напряжение, В | 11,7 | 9,3 | 5,7 |
На основании данных таблицы 2.1, а также используя закон Ома, определим величины сопротивлений тел каждого из студентов бригады:
Киселёв Максим: R=U/I=11,7/0,34*10-3= 34,41 кОм
Бухарин Михаил: R=U/I=9,3/0,63*10-3= 14,76 кОм
Тиссен Сергей: R=U/I=8/0,48*10-3= 16,67 кОм
Водянов Алексей: R=U/I=5,7/0,25*10-3= 22,8 кОм
Проведём анализ полученных экспериментальных значений.
Достоверно известно, что сопротивление тела человека является величиной переменной и зависит от множества факторов (таких, например, как: физическое и психическое состояние человека, состояние окружающей среды и так далее). Так или иначе, сопротивление тела человека зависит от:
· индивидуальных особенностей, так как даже у одного итого же человека в разное время и в разных условиях сопротивление разное, в зависимости от физического и психического состояния (фактор психического состояния человека влияет на величину сопротивления путём изменения влажности коже при волнениях либо каких-то других психический потрясений, переживания, беспокойства и так далее);
· пола – у женщин меньше, чем у мужчин (объясняется данный факт большей величиной толщины кожи у сильной половины человечества);
· возраста – у детей меньше, чем у взрослых и стариков (этот факт объясняется более высокой толщиной и степенью огрубления кожи у представителей более старшего поколения);
· внешней среды (температуры, давления, плотности);
· состояния кожи (загрязнения, ранения, увлажненности).
В свою очередь, электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг – малое сопротивление. Как правило, чем больше сопротивление тела каждого конкретного человека, тем больше жира в нём, поскольку жир имеет высокое сопротивление. Чем сопротивление тела меньше, тем больше в нём безжировой (мышечной) ткани, ибо мышечная ткань имеет хорошую проводимость (низкое сопротивление) благодаря высокому содержанию воды.
На основании всего сказанного, а также с учётом объективных данных о параметрах тел, массе и визуальным наблюдениям, расположим всех студентов бригады в порядке уменьшения жировой массы в их телах следующим образом: Сергей Тиссен (сопротивление тела 16,67 кОм), Водянов Алексей (сопротивление тела 22,8 кОм), Бухарин Михаил (сопротивление тела 14,76 кОм) и Киселёв Максим (сопротивление тела 34,41 кОм). Вполне очевидно, что в нашем случае условие роста сопротивления тела с увеличением жировой массы не выполняется. Обусловлено это прежде всего тем, что наибольшее удельное сопротивление в теле человека имеет не жировая масса, а кожа и поэтому общее сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи человека, зависящим от её состояния (прежде всего увлажнённости).
Строение кожи весьма сложно. Кожа состоит из двух основных слоев: наружного, называемого эпидермисом, и внутреннего, являющегося собственно кожей и носящего название дермы. Таким образом, сопротивление тела человека можно условно считать состоящим из двух последовательно включенных сопротивлений: сопротивления наружного слоя кожи (эпидермиса) и сопротивления собственно тела, которое включает в себя сопротивление внутренних слоев кожи и сопротивление внутренних тканей тела. Вполне очевидно, что второе из указанных сопротивлений оказывается существенно меньшим, поэтому общее сопротивление тела определятся во многом благодаря сопротивлению исключительно наружного слоя кожи. Также очевидно, что с увеличением увлажнённости кожи общее сопротивление тела должно уменьшаться и наоборот. Данный факт неоднократно подтвердился в ходе нашего эксперимента, поскольку три из четырёх членов бригады (все, кроме Киселёва Максима) имеют определённые проблемы с потовыделением верхних слоёв кожи (главным образом – ладоней, к которым и подключались измерительные электроды). В ходе эксперимента это также наблюдалось. Водянов Алексей, перед измерением пороговых сопротивлений и токов, произвёл процедуру уменьшения влаги на ладонях путём их протирки сухой тряпкой, что в существенной степени отразилось на результатах. Тиссен Сергей и Бухарин Михаил этого не сделали и поэтому сопротивления их тел оказались меньшими и приблизительно равными. Исходя из этого, можно предположить, что степень увлажнённости их кожи (преимущественно ладоней) также была примерно схожей.
В ходе качественной оценки полученных величин сопротивлений учитывался исключительно фактор увлажнённости ладоней, в силу того, что все остальные факторы оказывались либо одинаковыми для всех членов бригады (возраст, пол, внешняя среда), либо не существенно влияли на общую величину того или иного сопротивления (сопротивления всех органов и тканей, за исключением верхних кожных покровов).
Также особо отметим факт того, что оценка уровня жировой массы в общей массе тела человека на основании данных о сопротивлении тел вполне целесообразна при однородности других факторов, о которых уже неоднократно говорилось ранее, но не в нашем случае.
Теперь, на основании данных о сопротивлении тел каждого из членов бригады, перейдём к расчёту следующих индивидуальных показателей:
· напряжения для постоянного и переменного (с частотой f = 50Гц) тока, при которых через тело будет протекать пороговый неотпускающий ток (сопровождается болью в мышцах и непроизвольными их сокращениями до такой степени, что человек уже не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока);
· напряжения для постоянного и переменного (с частотой f = 50Гц) тока, при которых через тело будет протекать пороговый фибрилляционный ток (поражает мышцу сердца человека и вызывает его фибрилляцию – остановку кровообращения).
Проиллюстрируем данный расчёт подробно для Киселёва Максима (сопротивление тела 34,41 кОм).
Значения пороговых токов примем равными величинам, представленным в соответствующем методическом пособии и внесём их в таблицу 2.2.
Таблица 2.2 – Значения пороговых токов
| Параметр | Постоянный ток | Переменный ток с частотой f = 50Гц |
| Пороговый неотпускающий ток, А | 0,05 | 0,01 |
| Пороговый фибрилляционный ток, А | 0,3 | 0,1 |
Используя закон Ома, найдём напряжение для каждого из представленных токов.
Пороговое неотпускающее напряжение для случая постоянного тока: 0,05*34410 = 1720,5 В;
Пороговое неотпускающее напряжение для случая переменного тока: 0,01*34410 = 344,1 В;
Пороговое фибрилляционное напряжение для случая постоянного тока: 0,3*34410 = 10323 В;
Пороговое фибрилляционное напряжение для случая переменного тока: 0,1*34410 = 3441 В.
Аналогичным образом произведём расчёт для трёх остальных членов бригады и внесём полученные значение в таблицу 2.3.
Таблица 2.3 – Экспериментальные данные
| Параметр | Киселёв Максим | Бухарин Михаил | Тиссен Сергей | Водянов Алексей |
| Пороговое неотпускающее напряжение для случая постоянного тока, В | 1720,5 | 833,5 | ||
| Пороговое неотпускающее напряжение для случая переменного тока (с частотой 50 Гц), В | 344,1 | 147,6 | 166,7 | |
| Пороговое фибрилляционное напряжение для случая постоянного тока, В | ||||
| Пороговое фибрилляционное напряжение для случая переменного тока (с частотой 50 Гц), В |
Перед непосредственным анализом данных, представленных в таблице 2.3, стоит отметить, что характер и тяжесть поражения электрическим током зависят от ряда факторов, таких как величина и длительность протекания тока через тело человека, путь тока в теле человека, род и частота действующего тока, индивидуальные свойства человека и параметры окружающей среды. Электрическое сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение также влияют на исход поражения, но лишь постольку, поскольку они определяют значение тока, проходящего через тело человека, поэтому их можно считать косвенными факторами.
Чем дольше действие тока, тем больше вероятность тяжелого или даже смертельного исхода поражения. Объясняется это тем, что с увеличением времени воздействия тока на живые ткани повышается его значение за счет уменьшения сопротивления тела человека и как следствие накапливаются последствия воздействия тока на организм.
Индивидуальные свойства человека также влияют на исход поражения электрическим током. Сам ток, согласно закону Ома, определяется сопротивлением тела человека и приложенным к нему напряжением, т.е. напряжением прикосновения. Таким образом, чем больше сопротивление тела человека, тем большее значение напряжения может выдержать организм без возникновения сопутствующих неблагоприятных факторов, что и подтверждается полученными значениями, представленными в таблице 2.3. Исходя из этого, наиболее устойчивым к величине максимального воздействия напряжения, оказался Киселёв Максим, а наименее устойчивым – Бухарин Михаил.
Также стоит отметить факт того, что переменному току, в отличие от постоянного, требуется значительно меньшее напряжение для возникновения пороговых ситуаций, что обусловлено характером самого переменного тока, проявляющимся в виде периодического изменения его величины и направления, а значит и существенно большими энергетическими ресурсами, в отличие от тока постоянного.
Теперь перейдём к выполнению части 2 настоящей лабораторной работы, а именно к изучению методики измерения и контроля изоляции проводов.
В различного рода электрических установках повсеместно применяется так называемая электрическая изоляция, призванная выполнять две следующие важные цели:
· обеспечивать работоспособности электроустановок;
· обеспечивать должный уровень защиты обслуживающего персонала от поражения электрическим током.
Защитные функции электрической изоляции заключаются в отделении человека от токопроводящих элементов изолирующим слоем с большим электрическим сопротивлением. В случае контакта человека с электрической изоляцией токопроводящих элементов, изоляция позволяет исключить непосредственный контакт человека с токопроводящими элементами и тем самым существенно уменьшить ток через тело человека.
Самой важной характеристикой изоляции является величина её э лектрического сопротивления. Вполне очевидно, что более высокому значению данного параметра соответствует более высокий уровень безопасности людей, так или иначе взаимодействующих с изолируемой структурой.
Все измерения, связанные с контролем изоляции, должны осуществляться при обесточенном участке электрической сети и отключенных электроустановках. К токоведущим элементам, изоляция между которыми контролируется, в процессе измерения прикладывается измерительное напряжение, повышенное относительно напряжения электрической сети, что
обеспечивается специальными измерительными приборами – мегаомметрами, один из которых и будет использоваться в качестве инструмента измерений для данной части лабораторной работы.
Мегаомметр предназначен для измерения сопротивлений и испытания на электрическую прочность (то есть на отсутствие электрического пробоя) изоляции электрооборудования, не находящегося под напряжением. В процессе контроля в мегаомметре формируется измерительное напряжение постоянного тока, прикладываемое к объекту испытания. О состоянии изоляции судят, сравнивая полученные данные измерения с установленными нормами, что и будет произведено экспериментально.
В качестве исследуемых образцов использовались следующие:
· провода (с различным количеством внутренних жил, уровень изоляции между которыми также требовалось определить);
· разделительный трансформатор (с двумя обмотками);
· изоляционный коврик (использующийся в качестве средства индивидуальной защиты от поражения электрическим током).
При измерении уровня изоляции проводов, сопротивления измерялись между разными жилами каждого образца провода. Для трёх- и более жильных проводов сопротивления изоляции измерялись между всеми жилами попарно, а для проводов с металлической оплеткой между каждой жилой провода и оплеткой.
При измерении сопротивления разделительного трансформатора, выводы первичной и вторичной его обмотки трансформатора были попарно соединены между собой и измерения проводились между ними при напряжении 500 В.
Измерения образца резинового изоляционного коврика проводились при его расположении между металлическими пластинами-электродами.
Результаты измерений по данной части работы представлены в таблице 2.4.
Таблица 2.4 – Экспериментальные данные измерения изоляции
| Исследуемый образец | Дополнительные параметры | Значение зондирующего напряжения, В | Уровень изолирующего сопротивления |
| Провод типа 1 | Одна жила | 2,976 МОм | |
| Провод типа 2 | Белая жила Синяя жила | >200 ГОм 912,3 кОм | |
| Провод типа 3 | Белая жила Синяя жила | >200 ГОм >200 ГОм | |
| Провод типа 4 | Белая жила Синяя жила Жёлтая жила | 1,2 | >200 ГОм >200 ГОм 1,239 кОм |
| Провод типа 5 | Красная жила Золотистая жила | 184,1 ГОм >200 ГОм | |
| Разделительный трансформатор | Между закороченными выводами первичной обмотки с закороченными выводами вторичной обмотки | 48,84 ГОм | |
| Изоляционный коврик | 1,167 МОм |
Анализируя полученные данные на соответствие правилам устройства электроустановок (ПЭУ) отмечаем полное соответствие всех полученных значений имеющимся критическим требованиям.
Требования к изоляции проводов представлены в разделе 1.8.40 Силовые кабельные линии ПЭУ 7-го издания и говорят нам о том, что на каждые 1000 В зондирующего напряжения необходимо не менее 0,5 МОм сопротивления изоляции. Во всех рассмотренных случаях данное условие выполняется с существенным запасом, за исключением синей жилы провода типа 2 и провода типа 1, где запас не столь существенен, однако полученные значения всё же не превышают нормативных.
Согласно разделу 1.8.17. Измерительные трансформаторы тока ПЭУ 7-го издания, для трансформаторов должно выполняться условие соответствия измеряемых 500 В со стороны мегаомметра 5 ГОм индицируемого напряжения, что также выполняется с большим запасом.
Величина сопротивления изоляционных ковриков в ПЭУ не регламентируется, а определяется самим производителем исходя из конкретной практической цели. Поэтому, в данном случае, проверка на соответствия нормативным требованиям невозможна, а полученное значение примем за исходное.
Заключение
В процессе выполнения данной лабораторной работы нами были изучены и количественно оценены величины сопротивлений сначала человеческого тела, а затем и изолирующих материалов целого ряда структурных единиц электроустановок.
Величины сопротивлений человеческого тела были определены для каждого из четырёх студентов бригады индивидуально, а затем, на их основе, были рассчитаны значения пороговых напряжений для заданной величины неотпускающего (воздействие которого сопровождается болью в мышцах и непроизвольными их сокращениями до такой степени, что человек уже не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока) и фибрилляционного (вызывающего остановку кровообращения) токов.
Также было определено, что сопротивление тела человека есть величина непостоянная, зависящая от множества как внешних, так и сугубо личностных факторов, но в нашем конкретном случае, во многом, исключительно от степени увлажнённости рук. Кроме того, было отмечено соответствие более высокого уровня сопротивления более высокому напряжению, которое человек может выдержать без наступления двух описанных ранее негативных последствий.
В ходе определения величин сопротивления изолирующих материалов, изначально, была изложена целесообразность их применения и определено, что более высокий уровень данной величины соответствует наибольшей безопасности людей, работающих с той или иной электрической установкой. Измерения проводились при помощи мегаомметра для проводов с различным числом внутренних изолированных друг от друга жил, обмоток разделительного трансформатора, а также изоляционного коврика. В первых двух случаях был проведён успешный анализ полученных значений на соответствие нормативным, изложенным в документе, именуемом правила устройства электроустановок (ПЭУ) 7-го издания. Более конкретные выводы для данного случая приводить не совсем целесообразно, поскольку главным результатом данной работы являлись не полученные значения, а приобретённые в процессе их получения навыки использования мегаомметра для проведения измерений изоляции каких бы то ни было структур.
Более конкретные выводы были приведены по ходу выполнения работы, в разделе 2, и повторяться лишний раз не будем.
Date: 2016-01-20; view: 656; Нарушение авторских прав; Помощь в написании работы --> СЮДА... |