14.04.2014r.

Politechnika Śląska

Wydział Elektryczny

Bezpieczeństwo użytkowania urządzeń elektrycznych

Temat: Badanie wyłącznika różnicowoprądowego i uziemienia ochronnego

Grupa III, Sekcja 3

Radosław Filipczyk

Adrian Sułkowski

Łukasz Hopko

Wojciech Łoposzko

Szymon Kubior

Szczepan Schwarz

Marek Stuchlik

Adrian Konig

Jakub Paruzel

Dominik Kożusznik

1. Wstęp teoretyczny

Porażenie prądem elektrycznym ma miejsce w przypadku przepływu przez ciało człowieka prądu

elektrycznego (prąd wrażeniowy), wywołanego poprzez napięcie robocze sieci, napięcie dotykowe (lub dotykowe

wrażeniowe) lub napięcie krokowe.

Prąd wrażeniowy oznacza się jako IB i definiuje jako prąd płynący przez ciało człowieka na drodze „lewa ręka stopy”

(najczęściej do porażeń dochodzi przy dotknięciu części przewodzącej czynnej lub dostępnej

uszkodzonego urządzenia za pomocą jednej ręki, przy czym porażenie poprzez rękę lewą jest bardziej

niebezpieczne ze względu na umiejscowienie serca). Prąd ten oddziałuje na serce, układ nerwowy, krew i płyny

ustrojowe. Wydziela ciepło. Reakcja organizmu zależy od wartości i czasu przepływu prądu AC - do 0,5 mA -

Żadnych reakcji, 10 mA - skurcz mięśni po czasie ok. 2 s, >10 mA - skurcz mięśni po czasie krótszym niż 2 s,

30 mA - wartość graniczna, od której pojawia się możliwość wystąpienia migotania komór serca, 50 mA -

śmiertelne zagrożenie przy długotrwałym przepływie prądu wrażeniowego.

Największy dopuszczalny prąd wrażeniowy (IB5%, IBp) - jest to prąd wrażeniowy wywołujący fibrylację

(migotanie) komór serca z prawdopodobieństwem 5%. Migotanie komór polega na nieskoordynowanych

skurczach komór, zwykle 6…13 na sekundę, wskutek czego serce przestaje pełnić funkcję pompy. Ta reakcja

organizmu bez interwencji jest zwykle trwała i po czasie 5..10 minut następują nieodwracalne zmiany w mózgu.

Przy jeszcze większych prądach może wystąpić zatrzymanie pracy serca, zatrzymanie oddechu, elektroliza

płynów organizmu, oparzenia tkanki.

Całkowita impedancja ciała człowieka (ZB50%) - impedancja dla drogi prądu „ręka-stopa”, dla

prawdopodobieństwa 50 % wystąpienia mniejszej wartości. Impedancja ciała zależy od przyłożonego napięcia i

mieści się w przedziale 1050..2150 dla napięć większych od 80 V. Zależy ona również od warunków

środowiskowych, w jakich doszło do porażenia. Tzw. warunki środowiskowe I występują, kiedy impedancja

ciała człowieka jest co najmniej równa 1000 (warunki normalne). Warunki środowiskowe II występują kiedy

impedancja ciała człowieka spada poniżej 1000 (warunki szczególnego zagrożenia - np. pomieszczenia

wilgotne, mokre lub gorące, z wyziewami Żrącymi itp.).

Rys. 1. Charakterystyczne napięcia i prądy pojawiające się podczas porażenia prądem elektrycznym

Napięcie dotykowe wrażeniowe (rzeczywiste) UT - napięcie na ciele człowieka, które może

się pojawić w czasie trwania rzeczywistego zwarcia, wywołane przepływem prądu wrażeniowego.

UTp - największa dopuszczalna wartość napięcia dotykowego wrażeniowego UT zależna od czasu trwania zwarcia

doziemnego tF.

Napięcie dotykowe UST (napięcie dotykowe spodziewane) - napięcie miedzy równocześnie dostępnymi

częściami przewodzącymi, kiedy części te nie są dotykane przez człowieka.

USTp - największa dopuszczalna wartość napięcia dotykowego spodziewanego.

Część czynna - przewód lub inna część przewodząca przeznaczona do pracy pod napięciem roboczym. Częścią

czynną są przewody fazowe (liniowe) i przewód neutralny N, a nie jest częścią czynną przewód PEN i PE.

Część przewodząca dostępna - część przewodząca urządzenia elektrycznego nie będąca częścią czynną, która

może być dotknięta i która może znaleźć się pod napięciem tylko w następstwie uszkodzenia izolacji (stałej lub

gazowej) urządzenia.

Część przewodząca obca - dostępna dla dotyku część przewodząca, nie będąca częścią urządzenia

elektrycznego, która może się znaleźć pod określonym potencjałem, zazwyczaj pod potencjałem ziemi.

Stopień porażenia człowieka prądem elektrycznym jest zależny od:

- rodzaju prądu wrażeniowego (stały, zmienny, przy czym zmienny jest bardziej niebezpieczny),

- wartości natężenia prądu wrażeniowego,

- czasu przepływu prądu wrażeniowego,

- drogi przepływu prądu wrażeniowego.

Do oszacowania dopuszczalnych wartości czasu trwania porażenia, napięć i prądów rdzeniowych przyjmuje się

sytuację porażenia na drodze lewa ręka - stopa (rys. 1), albo lewa ręka- prawa ręka. Ta pierwsza występuje

częściej, natomiast ta druga zwiększa prawdopodobieństwo przepływu prądu w bezpośredniej bliskości mięśnia

sercowego.

2. *Schemat stanowiska, pomiary w tabelach

*Impedancja pętli zwarcia ( czynnej i biernej) odległość od transformatora
Którą wybrać??

Rys. 1 Rys. 2

3.

Bezpiecznik topikowy

W bezpieczniku topikowym przerwanie obwodu elektrycznego następuje po określonym dla danego natężenia prądu czasie jego przepływu. Główną częścią bezpiecznika jest element topikowy wbudowany we wkładkę topikową. Topik jest przewodnikiem elektrycznym, który nagrzewa się w wyniku płynięcia przez niego prądu. Gdy zbyt duże natężenie prądu trwa dłuższy czas, to wówczas topik nagrzewa się do temperatury, w której się topi. W momencie przepalenia topika następuje zapalenie łuku elektrycznego, gdy wartość natężenia płynącego prądu spadnie do zera łuk gaśnie i prąd przestaje płynąć. Czas palenia się łuku zależy od rozłączanego napięcia, natężenia prądu oraz środowiska w którym się pali. Im większe natężenie prądu, tym szybciej dochodzi do nagrzania i stopienia topika. Bezpieczniki cechują się charakterystyką czasowo-prądową odwrotną, co oznacza, że im większy jest prąd, tym mniej czasu potrzeba na jego zadziałanie.

Po jednorazowym zadziałaniu bezpiecznik ulega zniszczeniu i podlega wymianie na nowy. W starych bezpiecznikach nie było możliwości wymiany samego topika, trzeba było wymieniać cały aparat. Dość powszechna była praktyka „naprawy” stopionych bezpieczników, które po prostu łączono drutem. Taki „bezpiecznik” oczywiście nie gwarantował bezpieczeństwa. Owszem, prąd zaczynał płynąć, ale przeciążenie nie powodował już jego topienia. Bezpiecznik stawał się bezużyteczny. Z tego powodu wydarzyło się wiele nieszczęść związanych z awariami i uszkodzeniami instalacji. W nowoczesnych bezpiecznikach istnieje możliwość łatwej wymiany wkładki topikowej. Dzięki specjalnej konstrukcji styków łatwo zdjąć starą wkładkę i włożyć nową. Wkładki są obecnie niewielkie (mają mały przekrój), a ich koszty są niewysokie. Dlatego, mimo obecności dobrych rozwiązań konkurencyjnych wobec bezpieczników topikowych, pozostają one popularnym zabezpieczeniem w wielu domowych instalacjach.

W zależności od rodzaju zabezpieczanego urządzenia, dobiera się wkładkę bezpiecznikową o odpowiedniej charakterystyce czasowej. Oznaczenie wkładek składa się z dwóch liter :

Pierwsza z nich, mała, określa zdolność wyłączenia wkładki 

• a - charakterystyka nie pełnozakresowa; ochrona tylko przed skutkami 
  zwarć,

• g - charakterystyka pełnozakresowa; ochrona przed skutkami zwarć i przeciążeń.

Druga litera, duża, oznacza przeznaczenie zabezpieczenia do poszczególnych urządzeń:

• L - do przewodów i kabli

• M - do silników

• R - do elementów energoelektronicznych

• B - do urządzeń elektroenergetycznych górniczych

• Tr - do transformatorów

• G - ogólnego przeznaczenia

Charakterystyka dla typu gL

*Wyłącznik samoczynny nadprądowy typu S-153B25

4. Czy bezpieczniki będą skuteczne w instalcji typu 's' (opisz i uzasadnij)

5. Wnioski

---