Виртуальная лаборатория «Электробезопасность»

Мы рады представить новый продукт компании – компьютерный имитационный тренажер “Электробезопасность”. Тренажер построен на базе математической модели, соответствует Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), совместим с системами формирования виртуальной реальности (VR).

Тренажер содержит необходимые методические указания, что позволяет его использовать как виртуальные лабораторные работы в СПО/ВПО. Также тренажер может быть использован при подготовке и повышении квалификации специалистов.

Электробезопасность – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

• Изучение действия электрического тока на тело человека
• Исследование опасности поражения электрическим током в 3-х фазных электрических сетях с заземленной нейтралью
• Исследование опасности поражения электрическим током в 3-х фазных электрических сетях с изолированной нейтралью
• Исследование явления растекания тока в землю
• Защитное зануление
• Двойная изоляция
• Автоматическое отключение питания при сверхтоках 
• Устройство защитного отключения дифференциального типа

Страница продукта в магазине

Лабораторная работа №1

Изучение действия электрического тока на тело человека.

Цель и задачи       

Экспериментально изучить действие электрического тока на тело человека.

Задачи:

1. Определить величину тока через тело человека в зависимости от его сопротивления.

2. Определить влияние величины переменного тока на организм человека

3. Определить влияние величины постоянного тока на организм человека

Теория

Электротравма – это травма, вызванная действием электрического тока или электрической дуги. Электротравмы разделяются на два вида: электротравмы, которые происходят при прохождении тока через тело человека, и электротравмы, появление которых не связано с прохождением тока через тело человека. Поражение человека во втором случае связывается с ожогами, ослеплением электрической дугой, падением, и как следствие – существенными механическими повреждениями. Существует также понятие «электротравматизм». Электротравматизм – это явление, которое характеризуется совокупностью электротравм, которые возникают и повторяются в аналогичных производственных, бытовых условиях и ситуациях.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает термическое, электрическое, механическое и биологическое воздействие.

Термическое воздействие тока проявляется через ожоги отдельных участков тела, нагревание до высокой температуры кровеносных сосудов, нервов, сердца, мозга и других органов, которые находятся на пути тока, вызывающего в них существенные функциональные нарушения.

Электрическое воздействие тока характеризуется распадом органической жидкости, в том числе и крови, что сопровождается значительными изменениями их физико-химического состава.

Механическое действие это расслоение, разрыв и другие подобные повреждения тканей организма, а том числе мышц, стенок кровеносных сосудов, сосудов легочной ткани вследствие электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара от перегрева током жидкости и крови.

Лабораторная работа №2

Исследование опасности поражения электрическим током в 3-х фазных электрических сетях с заземленной нейтралью.

Цель и задачи       

Исследовать опасности поражения электрическим током в 3-х фазных электрических сетях с заземленной нейтралью.

Задачи:

1. Определить величину тока через тело человека при однофазном прикосновение к сети в установках с глухозаземленной нейтралью (напряжение до 1000 Вольт).

2. Определить величину тока через тело человека при двухфазном прикосновении к сети в установках с глухозаземленной нейтралью (напряжение до 1000 Вольт).

3. Определить факторы, влияющие на величину тока при прикосновении.

Теория

Электроустановки (в частности трансформаторы) напряжением до 1000В по наличию систем заземления делятся на две категории, каждая из которых имеет свои сферы применения:

1.       С глухозаземлённой нейтралью. Самый распространённый тип электротрансформаторов. Вторичные обмотки соединены в “звезду”, средняя точка которых имеет постоянное подключение к контуру заземления. Жилые дома питаются только от трансформаторов с таким способом заземления нейтрали.

2.       С изолированной нейтралью. Вторичные обмотки трансформаторов не заземляются. Являются разделительными и используются только в промышленности в специальных установках, таких, как нагревательные печи и некоторые другие, в которых важно отсутствие электрического соединения токоведущих частей и контура заземления.

Глухозаземлённая нейтраль в электротрансформаторах обозначается “TN”. Самое распространённое защитное применение такой нейтрали – соединение с ней токопроводящих корпусов электроприборов отдельными проводами, однако они могут соединяться и другими способами.

При проектировании систем электроснабжения проектная организация выбирает тип заземления согласно полученному техническому заданию и описанию систем заземления. Этот выбор определяется ПУЭ и другими нормативными документами и от него зависит безопасность людей и приёмка здания в эксплуатацию.

Лабораторная работа №3

Исследование опасности поражения электрическим током в 3-х фазных электрических сетях с изолированной нейтралью.

Цель и задачи       

Исследовать опасности поражения электрическим током в 3-х фазных электрических сетях с изолированной нейтралью.

Задачи:

1. Определить величину тока через тело человека при однофазном прикосновение к сети в установках с изолированной нейтралью (напряжение до 1000 Вольт).

2. Определить величину тока через тело человека при двухфазном прикосновении к сети в установках с изолированной нейтралью (напряжение до 1000 Вольт).

3. Определить факторы, влияющие на величину тока при прикосновении.

Теория

Степень опасности прикосновения человека к открытым неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением, зависит от вида прикосновения, вида электрической сети, режима работы сети (нормальный и аварийный).

Прикосновение может быть:

• однофазным, когда человек касается одной фазы электросети;
• двухфазным, когда человек касается двух фаз электросети.

Согласно ПУЭ (Правил устройства электроустановок) при напряжении до 1000 В применяют следующие виды электрических трехфазных сетей:

• трехпроводная с изолированной нейтралью ;
• четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью.

Изолированной называется нейтраль генератора или трансформатора, не присоединенная к заземляющему устройству. Глухозаземленной называется нейтраль генератора или трансформатора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление r₀.

При нормальном режиме работа трехфазной сети с любым режимом нейтрали потенциал нулевой точки равен нулю. Между нулевой точкой (нейтралью – N) и любым фазным проводом (А, В, С) действует фазное напряжение U_ф. Так как нулевой проводник О в системе с глухозаземленной нейтралью непосредственно соединен с нейтралью, то между ним и любой фазой также действует фазное напряжений. Между фазными проводами действует линейное напряжение U_л.

Лабораторная работа №4

Исследование явления растекания тока в землю.

Цель и задачи       

Экспериментально изучить явления растекания тока в землю.

Задачи:

1. Изучить  распределение потенциалов в поле растекания одиночного заземлителя.

2. Изучить  изменение  шагового напряжения от величины напряжения и расстояния до замыкания на землю.

Теория

Согласно Правилам устройства электроустановок (п. 1.7.10) замыканием на землю называется случайное соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с конструктивными частями, не изолированными от земли, или с землей непосредственно.

Вблизи места замыкания на землю формируется зона растекания тока — пространство, на поверхности которого электрические потенциалы отличны от нуля. Понятие об этой зоне – одно из основополагающих в теории электробезопасности.

В случаях прямой утечки электроэнергии в землю, например, через молниеотвод во время грозы, при падении на грунт оборвавшегося провода или при замыкании на металлическую опору ЛЭП, возникает электрическое замыкание на землю, т.е. случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землёй или нетоковедущими проводами, конструкциями или предметами, неизолированными от земли (ГОСТ 12.1.009 –99). Через место контакта начинает протекать ток замыкания IЗ, который растекается в грунте и определяет распределение потенциалов на поверхности земли по закону гиперболы.

Лабораторная работа №5

Защитное зануление.

Цель и задачи       

Экспериментально изучить принцип работы защитного зануления.

Задачи:

1. Определить величину тока через тело человека в зависимости от его сопротивления.

2. Определить влияние величины переменного тока на организм человека

3. Определить влияние величины постоянного тока на организм человека

Теория

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение открытых проводящих частей электроустановок с глухозаземленной нейтральной точкой генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

Для соединения открытых проводящих частей потребителя электроэнергии с глухозаземленной нейтральной точкой источника используется нулевой защитный проводник.

Нулевым защитным проводником (PE – проводник в системе TN – S) называется проводник, соединяющий зануляемые части (открытые проводящие части) с глухозаземленной нейтральной точкой источника питания трехфазного тока или с заземленным выводом источника питания однофазного тока, или с заземленной средней точкой источника питания в сетях постоянного тока.

Самые дорогостоящие в реализации, но самые удобные и надёжные системы заземления- это системы TN-S, которые монтируются вместе с трансформаторами с глухозаземлённой нейтралью. Для системы TN-S заземляющий и нулевой провода соединяются в трансформаторной подстанции. На всем протяжении больше эти проводники не связаны между собой.

Лабораторная работа №6

Двойная изоляция.

Цель и задачи       

Экспериментально изучить принцип двойной изоляции.

Задачи:

1. Изучить принцип двойной изоляции при внутреннем замыкании в бытовых приборах с двойной изоляцией

2. Изучить принцип двойной изоляции при внешнем замыкании бытовых приборах с двойной изоляцией

Теория

Для защиты от прикосновения к частям нормально или случайно находящимся под напряжением применяется двойная изоляция — электрическая изоляция, состоящая из рабочей и дополнительной изоляции. Рабочая изоляция — изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.

• Двойная изоляция — изоляция в электроустановках напряжением до 1 кВ, состоящая из основной и дополнительной изоляций. (ПУЭ, пункт 1.7.41.)
• Двойная изоляция — электрическая изоляция, состоящая состоящая из рабочей и дополнительной изоляции.  (ГОСТ 12.1.009-76, пункт 34)

Дополнительная изоляция — изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.

Наиболее просто двойная изоляция осуществляется путем покрытия металлических корпусов и рукояток электрооборудования слоем электроизоляционного материала и применением изолирующих ручек.

Поверхностный слой изоляции подвержен механическим воздействиям и повреждениям. При разрушении этого слоя открывается доступ к металлическим частям, которые могут оказаться под напряжением. Повреждение и даже полное разрушение второго слоя изоляции не препятствует продолжению работы и не подает, таким образом, сигнала о потере защиты. Двойная изоляция Поэтому такой способ выполнения двойной изоляции не обеспечивает надежной защиты и может быть рекомендован лишь в редких случаях — для оборудования, не подвергающегося ударной нагрузке.

Более совершенный способ — изготовление корпуса из изолирующего материала. Такой корпус несет на себе все токоведущие части, металлические нетоковедущие части и механическую часть. При разрушении корпуса освобождается доступ к металлическим токоведущим и нетоковедущим частям, но электрооборудование работать не может, так как нарушено взаимное расположение его частей.

Лабораторная работа №7

Автоматическое отключение питания при сверхтоках.

Цель и задачи       

Экспериментально изучить принцип автоматического отключения питания при сверхтоках.

Задачи:

1. Определить величину тока через автоматический выключатель и его время срабатывания в зависимости от типа и параметров автоматического выключателя.

Теория

Автоматический выключатель — контактный коммутационный аппарат (механический или электронный), способный включать токи, проводить их и отключать при нормальных условиях в цепи, а также включать, проводить в течение нормированного (заданного) времени и автоматически отключать токи при нормированных ненормальных условиях в цепи, таких как токи короткого замыкания. Автоматический выключатель устанавливают для того, чтобы защитить кабели, провода, а также электроприборы от короткого замыкания (к.з.) и перегрузки. Автоматические выключатели служат для защиты электрических цепей от перегрузок и токов короткого замыкания.

Перегрузка возникает при включении в цепь слишком большого количества электроприборов. Это может вызвать оплавление проводки и неисправность подключенных приборов.

Короткое замыкание (КЗ), как правило, происходит при повреждении изоляции и других неисправностях проводки. Перегрузки и короткие замыкания — самые распространенные причины пожаров.

Лабораторная работа №8

Устройство защитного отключения дифференциального типа.

Цель и задачи       

Экспериментально изучить принцип действия и характеристики устройства защитного отключения дифференциального типа.

Задачи:

1. Экспериментально установить величину тока утечки, необходимую  для срабатывания УЗО.

2. Экспериментально выявить условия срабатывания УЗО.

3. Сравнить характеристики УЗО с паспортными данными.

Теория

УЗО (устройство защитного отключения) — это коммутационный аппарат для защиты электрической цепи от токов утечки. В отличии от автоматического выключателя, защищающего проводку от короткого замыкания и значительных перегрузок, это устройство срабатывает только при возникновении токов утечки. 

Утечки в бытовой электросети могут быть связаны с касанием человека токопроводящих элементов (например, в электроприборе, розетке) и металлических корпусов приборов, попавших под действие напряжения из-за повреждения. Также они могут быть вызваны нарушением изоляции электропроводки, в том числе из-за нагрева вследствие неправильно рассчитанной нагрузки и некачественно выполненного монтажа. Относительно небольшие токи утечки могут привести к серьезным последствиям.  В первом случае это может вызвать удар человека электрическим током, во втором — возгорание проводки.
Устройство защитного отключения при возникновении утечки выше установленного для него предела, позволяет за доли секунды отключить опасный участок и предотвратить этим поражение человека электричеством или избежать пожара.
Для защиты от поражения электрическим током применяются устройства, срабатывающие при дифференциальных токах (токах утечки) выше значений 6, 10, 30 мА:

• Для частного дома или квартиры выбирают УЗО со значением 30 мА (для групп розеток или освещения). 
• ВДТ с дифференциальными токами 6 и 10 мА применяются для защиты отдельных потребителей (например, стиральная, посудомоечная машина и т.д.) и помещений с повышенной опасностью. 

• Для защиты от пожара при возможных нарушениях изоляции в электропроводке применяются выключатели дифференциального тока со значениями 100, 300 и 500 мА.
  
  
• Рассмотрим устройство и принцип действия УЗО. Основной рабочий элемент прибора — встроенный дифференциальный трансформатор, сравнивающий значение тока в проводнике по направлению к нагрузке со значением, возвращаемым в сеть. В нормальном состоянии эти значения равны и суммарный магнитный поток через магнитопровод трансформатора равен нулю.