L_к – компенсирующая катушка индуктивности; R_а – активное

          сопротивление компенсирующей катушки 

   Индуктивность L_к вместе с емкостью проводов сети С образует колебательный контур. Теперь в случае прикосновения к фазе сети ток, проходящий через тело человека, I_ч будет

   

где I_а – активная, I_L – индуктивная и I_C – емкостная составляющие тока, А.

  Активная  составляющая тока I_а обусловлена активными потерями в катушке индуктивности L_к и потерями на гистерезис в сердечнике катушки; индуктивная I_L и емкостная I_C составляющие тока – наличием L и С.

   Если  индуктивное сопротивление компенсирующей катушки x_L = ωL_к подобрано равным полному емкостному сопротивлению фазных проводов сети x_C = 1/3ωС, т. е. выполняется условие

   

то в  колебательном контуре возникает  резонанс токов, при котором индуктивный  ток I_L и емкостной I_C  по величине равны, а по фазе противоположны. Практически эти токи находятся в противофазе и взаимно исключаются.

  В этом случае при однофазном включении  ток, проходящий через тело человека, будет равен только активной составляющей I_ч = I_а, что значительно меньше, чем в сети без компенсации емкостной составляющей, так как активное сопротивление компенсирующей катушки R_а значительно больше емкостного сопротивления проводов x_C (R_а » x_C).

  На  рис. 12 приведены векторные диаграммы  для трех случаев:

  1) полная компенсация I_L = I_C : ток, проходящий через тело человека, I_ч равен только активной составляющей I_ч = I_а ;

  2) недокомпенсация I_L < I_C : индуктивное сопротивление катушки x_L больше емкостного сопротивления проводов сети x_C ;

  3) перекомпенсация I_L > I_C : индуктивное сопротивление x_L меньше емкостного x_C.

  В двух последних случаях сила тока, проходящего через тело человека, будет больше, чем при полной компенсации  емкостной составляющей тока.

           

       Рис. 12. Векторные диаграммы компенсации емкостного тока

   Описание  стенда

   Лабораторный  стенд позволяет смоделировать  несколько типовых задач по электробезопасности  в трехфазной электрической сети, исследовать зависимость величины тока, проходящего через тело человека, I_ч (мА) от сопротивления изоляции проводов r (кОм) и емкости фаз сети С (мкФ) относительно земли, оценить эффективность применения метода компенсации емкостного тока и защитного заземления.

   В стенде смоделированы: сосредоточенные  сопротивления изоляции r_а, r_b, r_с и емкости С_а, С_b, С_с фазных проводов относительно земли; сопротивление тела человека R_ч, сопротивление заземления нейтрали r_о, сопротивление защитного заземления r_з.

  Установка имеет мнемопанель, на которой при  исследовании различных цепей высвечиваются  соответствующие участки трехфазной сети. В измерительной схеме установки  амперметром А₂ фиксируется величина тока, проходящего через тело человека I_ч (мА), вольтметром V – напряжение прикосновения U_пр (B) при заданных условиях.

  Порядок выполнения работы

   З а д а н и е  № 1. Исследовать  опасность поражения электрическим  током при случайном прикосновении  человека к фазному проводу трехфазной сети с изолированной нейтралью.

 

   А. Определить зависимость силы тока, проходящего через тело человека, при однофазном включении его в сеть от величины сопротивления изоляции фазных проводов относительно земли.

1. Привести стенд в исходное положение: ручки переключателей сопротивления изоляции фазных проводов r_а, r_b, r_с поставить в положение 1 кОм; емкости фаз относительно земли С_а, С_b, С_c установить на нулевые деления; сопротивления тела человека R_ч в положение «Выкл»; тумблеры «Устр.», «Шунтирующий», «r_о – Заземление нейтрали», «Компенсация», «Зануление», «r_р», «r_з» – в положение «Выключено» (рукоятки вниз).
2. Переключателем R_ч установить значение сопротивления тела человека 1 кОм.
3. Включить стенд тумблерами «Сеть» и «Устр.» (рукоятка вверх). При этом на мнемопанели высвечивается обмотка трехфазного трансформатора.

   4. Нажать кнопку «Замыкание», что  имитирует замыкание фазы сети  a на корпус электроустановки, изображенной на мнемопанели.

   5. Установить переключатели величины  сопротивления изоляции проводов  относительно земли r_а, r_b, r_с последовательно на деления 1, 2 кОм и т.д. Определить: по показаниям милиамперметра «А» силу тока, проходящего через тело человека I_ч (мА); по показаниям вольтметра «V» величину напряжения прикосновения U_пр (В). Показания приборов занести в табл. 1 отчета.

    6. Привести стенд в исходное  положение (см. п. 1). 

   Б. Определить зависимость силы тока, проходящего через тело человека, при однофазном включении его в сеть от величины емкости фаз относительно земли.

1. Переключателем R_ч установить значение сопротивления тела человека 1 кОм.
2. Ручки переключателей сопротивления изоляции проводов r_а, r_b, r_с установить в положение «∞» (крайнее левое положение).
3. Включить стенд тумблерами «Сеть»и «Устр.».
4. Нажать кнопку «Замыкание».

   5. Ручки переключателей «С_а», «С_b», «С_c» установить последовательно на деления 0,1; 0,2 мкФ и т.д., что соответствует указанной величине емкости фаз относительно земли. Показания приборов «А₂» и «V» занести в табл. 1 отчета.

    6.Привести стенд в исходное  положение (см. п. 1).

   З а д а н и е  № 2. Исследовать  опасность поражения электрическим  током при случайном прикосновении  человека к фазному проводу трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью.

1. Включить  тумблер «r_о». Это означает, что осуществлено заземление  нейтрали источника питания – трехфазного трансформатора.

   2.  Включить тумблерами «Сеть» и  «Устр.»

   3. Нажать кнопку «Замыкание».

   4. Переключателем «R_ч» последовательно установить значение сопротивления тела человека 1; 2 кОм и т.д. Показания приборов «А₂» и «V» занести в табл. 2 отчета.

   5. Привести стенд в исходное  положение (см. п. 1).

   З а д а н и е  № 3. Исследование эффективности применения метода компенсации  емкостных токов.

   1. Включить стенд тумблерами «Сеть»  и «Устр.»

   2. Ручки переключателей величины  емкости фаз относительно земли  С_а, С_b, С_c установить в положение 0,6 мкФ;

   3. Ручки переключателей величины  сопротивления изоляции проводов  r_а, r_b, r_с установить в положение 400 кОм;

   4. Переключатель сопротивления тела  человека R_ч установить в положение 1 кОм;

5. Нажать кнопку «Замыкание». Показания приборов «А₂» и «V» занести в табл.3 отчета.
6. Включить тумблер «Компенсация».
7. Ручки переключателей величины емкости фаз относительно земли С_а, С_b, С_c последовательно установить в положения 0; 0,2; 0,4; 0,6; 1,0; 1,6 мкФ. Показания приборов «А₂» и «V» занести в табл.3 отчета.
8. Привести стенд в исходное положение (см. п. 1).
9. Рассчитать индуктивность катушки L_к, компенсирующей емкостной ток, по формуле

    где ω = 2πƒ – угловая частота, рад/с; ƒ – промышленная частота тока, равная 50 Гц. 

   Содержание

 

 1. Лабораторная  работа № 8. Определение дозы  облучения источником

    ионизирующего излучения………………………………………………...4

 2. Лабораторная  работа № 9. Исследование искусственного  освещения 

    на  рабочем месте…………………………………………………………..11

 3. Лабораторная  работа № 10. Исследование эффективности  очистки

    воздуха от вредных газообразных веществ……………………………...26

 4. Лабораторная  работа № 11. Исследование эффективности  очистки

    водопроводной воды………………………………………………………33

Лабораторная  работа № 8

 Определение дозы облучения источником ионизирующего излучения

   Цель  работы – научиться  определять дозу облучения  при воздействии  на человека ионизирующего  излучения и оценивать  радиационную опасность  в зоне облучения.

   Содержание  работы

1. Измерить  мощность эквивалентной дозы на различном  расстоянии от источника ионизирующего  излучения.
2. Рассчитать эквивалентную дозу облучения и оценить опасность пребывания в зоне облучения.

   Краткие теоретические сведения

   Ионизирующим  излучением называется излучение, взаимодействие которого с веществом приводит к образованию в этом веществе ионов разного знака.

   Источниками ионизирующего излучения могут  быть радиоактивные вещества (радионуклиды) и электрофизические устройства (рентгеновские аппараты, ускорители, высоковольтные электроустановки, дефектоскопы и др.), которые применяют в  контрольно-измерительных приборах и системах автоматики, в научно-исследовательских  работах, медицине, атомной энергетике.

   Различают следующие виды ионизирующего излучения:

- альфа-излучение – поток ядер атомов гелия;

- бета-излучение – поток электронов или позитронов;

- гамма-излучение и рентгеновское (тормозное или характеристическое) излучение – фотонное (электромагнитное) излучение;

- нейтронное излучение  – поток электронейтральных частиц ядра.

   Все виды ионизирующих излучений при  уровнях облучения человека, превышающих  допустимый, представляют особую опасность  для жизни и здоровья людей. Ионизация  живой ткани приводит к разрыву  молекулярных связей, образованию вредных  химических соединений, не свойственных организму. Это приводит к гибели клеток, нарушению биологических  процессов и обмена веществ. Даже при незначительных дозах облучения  происходит торможение функций кроветворных органов, нарушение свертываемости крови, увеличение хрупкости кровеносных  сосудов, ослабление действия иммунной системы.

   Продолжительное воздействие ионизирующего излучения  на организм человека может вызвать  два вида эффектов, которые клинической  медициной относятся к болезням: детерминированные пороговые эффекты – лучевая болезнь, лучевой дерматит, лучевая катаракта, лучевое бесплодие и др. и стохастические (вероятностные) беспороговые эффекты – злокачественные опухоли, лейкозы, наследственные болезни.