Напряжение шага uш равно: Шаговое напряжение, правила перемещения в зоне шагового напряжения

Процесс растекания электрического тока в грунте

При замыкании токоведущих элементов электрооборудования на заземлённый металлический корпус или, например, при падении токоведущего провода на землю в грунте Земли возникает процесс растекания электрического тока.

Анализ процессов растекания электрического тока в грунте лежит в основе теории заземляющих устройств и сводится к выявлению распределения потенциалов в окрестности заземлителя.

Наиболее простым является случай, когда ток замыкания растекается в однородном грунте через полу сферический заземлитель с радиусом равномерно по всем направлениям (рис .4.4).

Рис. 4.4. Процесс растекания электрического тока в грунте

Рассмотрим величину разности потенциалов (напряжения), которая может возникнуть между произвольной точкой с координатой x, расположенной в окрестности заземлителя, и бесконечно удалённой точкой (с координатой x = ?): UХ = ?Х – ?? , потенциал которой условно принимают равным нулю. ПоэтомуUХ = ?Х .

Согласно закону Ома в дифференциальной форме напряженность электрического поля EХ = jХ ? ,

где = IЗ / SХ – плотность тока через полусферическую поверхность SХ = 2?x2, x – радиус воображаемой полусферы, ? – удельное электрическое сопротивление грунта.

Сопротивление ? зависит от вида грунта, его структуры, влажности и температуры. При увеличении влажности грунта ? обычно уменьшается, а при его промерзании – значительно увеличивается.

Падение напряжения в элементарном слое грунта тол щиной dx dUX = EXdx = jХ ?dx ={IЗ?/(2?x2)}dx.

Интегрируя полученное выражение по всему расстоянию от дан ной точки x до бесконечно удалённой точки, получаем зависимость величины напряжения (или потенциала) от расстояния до зазем лителя:

Полученная зависимость показана на рис. 4.4.

Область грунта вокруг заземлителя, в пределах которой возникает практически заметная разность потенциала, называется зоной растеканияэлектрического тока, за пределами которой расположена зона условно нулевого потенциала. Считают, что граница зоны растекания находится на расстоянии 20 м от места стекания тока в землю.

Сопротивление металлического заземлителя пренебрежимо мало, поэтому потенциалы всех его точек оказываются практически одинаковыми и равными величине потенциала, образующегося в точке соприкосновения заземлителя с грунтом. Поэтому потенциал самого заземлителя или напряжение относительно точки с нулевым потенциалом определяются соотношением = = IЗ?/(2?rЗ).

Для характеристики свойств заземлителя вводят понятие сопротивление заземлителя – отношение напряжения к току , стекающему через заземлитель в грунт: = UЗ /IЗ = ?/2?rЗ. Сопротивление заземлителя определяется свойствами грунта (?) и геометрией заземлителя ().

При данном токе уменьшить уровень максимального напряжения в зоне растекания можно за счёт уменьшения сопротивления заземлителя, которое, в свою очередь, может быть уменьшено за счёт увеличения его геометрических размеров. Знание тока замыкания на землю и сопротивления заземлителя позволяет определить напряжение заземлителя относительно точки грунта, находящейся вне зоны растекания = IЗRЗ.

Если человек находится в зоне растекания электрического тока, то он может оказаться под действием напряжения шага. Напряжение шага () – это разность потенциалов между двумя точками x1 и x2 поверхности основания (грунта), с которыми контактируют ступни ног человека: UШ = ?Х1 — ?Х2 = IЗ?(1/x1 – 1/x2) /(2?), где x1 ? x2.

Напряжение шага зависит от местоположения человека в зоне растекания и от длины шага LШ = x2 x1. По мере удаления человека от заземлителя напряжение шага уменьшается, и за пределами зоны растекания оно практически равно нулю. Максимальное напряжение шага соответствует случаю, когда одна нога человека находится на заземлителе, а вторая – за его пределами на расстоянии шага.

Конспект по безопасности жизнедеятельности

Принцип действия защитного заземления | Защитное заземление

Подробности
Категория: Подстанции
  • безопасность
  • заземление

Содержание материала

  • Защитное заземление
  • Принцип действия защитного заземления
  • Принцип действия защитного зануления

Страница 2 из 3

Корпус электродвигателя или трансформатора, арматура электрического светильника или трубы электропроводки нормально не находятся под напряжением относительно земли благодаря изоляции от токоведущих частей. Однако в случае повреждения изоляции любая из этих металлических частей может оказаться под напряжением, нередко равным фазному. Электродвигатель с пробитой на корпус изоляцией часто электрически соединен с машиной, которую он приводит в движение, — например, установлен на станке. Таким образом, рабочий, взявшись за рукоятки управления станком, может нечаянно попасть под напряжение. Чтобы уменьшить опасность поражения людей при повреждениях изоляции токоведущих частей, применяют ряд мер, среди которых наиболее распространено защитное заземление металлических частей электроустановок, обычно не находящихся под напряжением, и их зануление.

Защитное заземление состоит в том, что заземляемые металлические части соединяют электрическим проводником с заземлителем, то есть с металлическим предметом, находящимся в непосредственном соприкосновении с землей или с группой таких предметов. Чаще всего — это стержни из угловой стали, забитые в землю вертикально и соединенные между собой под землей приваренной к ним стальной полосой. Благодаря защитному заземлению напряжение, под которое может попасть человек, прикоснувшись к заземленной части, значительно снижается. Однако неверно распространенное мнение, что это напряжение равно нулю, так как все, что электрически связано с землей, должно иметь потенциал земли, то есть нуль. Дело в том, что землю можно рассматривать как электрический проводник с некоторым сопротивлением электрическому току, с падением напряжения вдоль пути тока, то есть с различным потенциалом точек земли около заземлителя и на большом расстоянии от него, где потенциал действительно можно считать нулевым.
Если представить себе заземлитель полусферы (рис. 1), то ток в земле растекается во все стороны от этого заземлителя в радиальных направлениях. Сечение «земляного проводника» определяется поверхностью полусфер того или иного радиуса и по мере увеличения радиуса возрастает. Соответственно уменьшается сопротивление грунта растеканию тока. Как показывают опыты, падение напряжения на участке однородного грунта радиусом в 1 м от поверхности заземлителя составляет около 68% от всего напряжения на заземлителе, то есть от напряжения между заземлителем и точками нулевого потенциала, которые располагаются на расстоянии около 20 м от такого заземлителя.
Приблизительно так же, как на рис. 1, выглядит эта кривая при другой конструкции сосредоточенного заземлителя.
На расстоянии более 20 м от одиночного сосредоточенного заземлителя падение напряжения в слоях земли от тока, растекающегося с заземлителя, уже практически не обнаруживается. Пространство вокруг заземлителя, где обнаруживается ток растекания, называется полем или зоной растекания. Сопротивление заземлителя относительно земли (то есть относительно точек грунта с нулевым потенциалом) включает в себя, кроме сопротивления растеканию тока в земле, также сопротивление току при прохождении по самим заземлителям и переходное сопротивление в электрическом контакте между металлическим заземлителем и ближайшими к нему слоями грунта.

Рис. 1. Растекание тока в земле от сосредоточенного заземлителя и кривая изменения потенциала на поверхности земли по мере удаления от заземлителя

Последние две составляющие очень малы по сравнению с первой, даже если заземлители стальные и покрыты слоем ржавчины (но не краски).

Поэтому под сопротивлением заземлителя относительно земли часто понимают его сопротивление растеканию, однако, точнее, сопротивление заземлителя — это отношение напряжения на нем (его потенциал) к току, который через него протекает при повреждении изоляции одной из фаз:

Напряжение на заземленном корпусе электрооборудования UK отличается от напряжения заземлителя U3 на величину падения напряжения в заземляющих проводниках, соединяющих корпус с заземлителем. Но можно считать U3 * UK.
Хотя за пределами поля растекания ток в земле практически не обнаруживается, не следует считать, что в этом месте его нет. Для наличия электрического тока необходим замкнутый контур. Ток с провода, где повреждена изоляция, протекает через заземлитель и землю на провода других фаз в сети с незаземленной нейтралью через активное сопротивление их изоляции и через емкостные сопротивления этих проводов относительно земли. В сети с заземленной нейтралью ток от места замыкания течет главным образом к этой нейтрали, но не только по пути с наименьшим индуктивным сопротивлением (непосредственно под проводами линии), а и по другим путям, немного напоминающие силовые линии поля.
На силу тока, протекающего через защитное заземление, влияет сопротивление всех элементов цепи этого тока, в том числе сопротивление заземлителя нейтрали.
Если человек, находясь на земле в потенциальном поле заземлителя, прикоснется к заземленному корпусу оборудования с поврежденной изоляцией, он окажется под действием разности потенциалов между корпусом и точкой поверхности земли, на которой он стоит (рис. 1). Эту разность называют напряжением прикосновения Unp. Оно в общем случае составляет лишь часть напряжения заземлителя или равного ему напряжения на корпусе UK относительно точек земли с нулевым потенциалом:

где
I3 — ток, стекающий с заземлителя;
R3 — сопротивление заземлителя;
а — коэффициент прикосновения (меньше единицы) который показывает,
какую часть от напряжения на корпусе составляет напряжение прикосновения.
Величины а и Unp зависят от расстояния между ногами человека и заземлителем (чем дальше, тем больше) и от крутизны кривой спада потенциала, которая может быть более пологой при сложной конструкции заземлителя (чем положе, тем лучше условия безопасности). К телу человека приложена лишь
часть напряжения прикосновения, потому что последовательно с сопротивлением тела включено электрическое сопротивление обуви, пола и сопротивление растеканию тока в земле от ног человека. Часто под напряжением прикосновения понимают именно падение напряжения в теле человека между точками с разным потенциалом, которых он одновременно касается рукой и ногами или двумя руками.
Между ступнями человека, идущего в потенциальном поле заземлителя, действует разность потенциалов, называемая шаговым напряжением Uш. Как видно из рисунка, оно тем больше, чем ближе человек к заземлителю и чем шире шаг. При расчетах принимают, что шаг человека равен 0,8 м. Для крупных животных расстояние между передними и задними ногами больше, отчего напряжение шага, действующее на них, выше; оно опаснее, чем для людей, еще и потому, что вызванный им ток проходит у животных через грудную клетку. Поэтому, например, корова может погибнуть при значительно меньшем напряжении на заземлителе, к которому она приближается (или на большем расстоянии от упавшего на землю провода), хотя для крупных животных значение смертельных токов намного больше, чем для людей.
Установлено, что при одиночном вертикальном стержневом заземлителе ток через него в 3,5 А уже может создать смертельное для животных шаговое напряжение.
На рисунке 2 показана сеть без заземленной точки с сопротивлением изоляции проводов относительно земли Г; и г2. После пробоя изоляции одного из проводов на металлический корпус, который связан с защитным заземлением, обладающим сопротивлением растеканию тока в земле г3, этот корпус будет иметь относительно участков земли с нулевым потенциалом напряжение, равное падению напряжения на корень из 3 от тока через него.
Так как сопротивление изоляции проводов относительно земли значительно больше сопротивления растеканию тока в земле, ток через заземлитель практически не зависит от сопротивления заземлителя. Поэтому с уменьшением сопротивления заземлителя пропорционально уменьшается напряжение прикосновения. Уменьшается и опасность от прикосновения. Однако такое же напряжение появится на корпусах и неповрежденного оборудования, присоединенных к тому же защитному заземлению.
Это один из недостатков заземления как защитного мероприятия.

Рис. 2. Защитное заземление в однофазной сети без заземленной точки

  • Назад
  • Вперёд
  • Назад
  • Вперёд
  • Вы здесь:  
  • Главная
  • Оборудование
  • Подстанции
  • Элегазовые ячейки PASS М0

Еще по теме:

  • Факторы, рассматриваемые для хорошей системы заземления
  • Защитные и рабочие заземления
  • Защитное заземление и способы его выполнения
  • Заземление и защитные меры безопасности
  • Защитные устройства

Почему ток меняется при повышении/понижении напряжения?

Задавать вопрос

спросил

Изменено 5 лет, 6 месяцев назад

Просмотрено 375 раз

$\begingroup$

Если мы возьмем в качестве примера блок питания, такой как в ПК, который принимает 110/220 В и понижает его до 3,3 В/5 В/12 В. Обычно мы без проблем можем получить 30 ампер от линии 12 В (мощность 360 Вт). А вот блок питания подключен удлинителем с предохранителем на 13 ампер.

Следовательно, ток на стороне 110/220 В не так велик, как ток на стороне 12 В.

Но как это возможно? Если ток является мерой заряженных частиц, движущихся через точку, как это может измениться при изменении напряжения? Дело в том, что частицы с более высоким напряжением имеют большую «скорость» или «энергию», так что одна из движущихся быстрее может толкнуть 3 частицы с более низким напряжением?

  • электрический ток

$\endgroup$

$\begingroup$

В трансформаторе первичная и вторичная обмотки разъединены. Так что токи под разным напряжением не связаны проводом. Связь осуществляется через магнитное поле в трансформаторе. Это соединение по существу передает мощность между катушками. Мощность (упрощенно) представляет собой произведение напряжения и тока. Таким образом, если вы удвоите напряжение, а мощность останется той же, ток упадет вдвое.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Мощность = V x I, то есть мощность равна произведению напряжения на ток. Пренебрегая потерями на данный момент, мощность, поступающая в трансформатор, такая же, как и выходная мощность. При выходной мощности 12В х 30А получаем 360 Вт. Таким образом, входная мощность должна быть примерно такой же и фактически немного больше, чтобы учесть потери. При входном напряжении 110 В входной ток будет около 3,3 А.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

Повышающий/понижающий регулятор напряжения Pololu 3,3 В S7V8F3

Обзор

Повышающий/понижающий регулятор напряжения Pololu S7V8F3 представляет собой импульсный регулятор (также называемый импульсным источником питания). (SMPS) или преобразователь постоянного тока), в котором используется повышающе-понижающая топология. Он принимает входное напряжение от 2,7 В до 11,8 В и увеличивает или уменьшает напряжение до фиксированного выхода 3,3 В с типичным КПД более 90%. Входное напряжение может быть выше, ниже или равно установленному выходному напряжению, а напряжение регулируется для достижения стабильного значения 3,3 В.

Такая гибкость входного напряжения особенно хорошо подходит для приложений с батарейным питанием, в которых напряжение батареи начинается выше требуемого выходного напряжения и падает ниже целевого по мере разрядки батареи. Без типичного ограничения на то, что напряжение батареи остается выше требуемого напряжения в течение всего срока службы, можно рассматривать новые аккумуляторные блоки и форм-факторы. Например:

  • Держатель трехэлементной батареи, который может иметь выходное напряжение 4,5 В для новых щелочных элементов или выходное напряжение 3,0 В для частично разряженных элементов NiMH, можно использовать с этим регулятором для питания цепи 3,3 В.
  • Один литий-полимерный элемент может обеспечить работу устройства с напряжением 3,3 В в течение всего цикла разрядки.

В типичных приложениях этот стабилизатор может обеспечивать постоянный ток до 1 А, когда входное напряжение выше 3,3 В (снижение). Когда входное напряжение ниже 3,3 В (повышение), доступный ток уменьшается по мере увеличения разницы между напряжениями; пожалуйста, см. графики в нижней части этой страницы для более подробной характеристики. Регулятор имеет защиту от короткого замыкания, а термоотключение предотвращает повреждение от перегрева; доска делает , а не имеют защиту от обратного напряжения.

Этот регулятор также доступен с фиксированным выходом 5 В и с регулируемым пользователем выходом.

Особенности

  • Входное напряжение: от 2,7 В до 11,8 В
  • фиксированный выход 3,3 В с точностью +5/-3%
  • Стандартный непрерывный выходной ток
  • : от 500 мА до 1 А при большинстве комбинаций входного и выходного напряжения (фактический непрерывный выходной ток зависит от входного и выходного напряжения. См. Типовой КПД и выходной ток 9подробности в разделе 0101 ниже.)
  • Функция энергосбережения
  • поддерживает высокую эффективность при малых токах (ток покоя менее 0,1 мА)
  • встроенная защита от перегрева и короткого замыкания
  • малый размер: 0,45″ × 0,65″ × 0,1″ (11 × 17 × 3 мм)

Использование регулятора

При нормальной работе этот продукт может сильно нагреться, чтобы обжечь вас. Будьте осторожны при обращении с этим продуктом или другими компонентами, связанными с ним.

Соединения

Повышающий/понижающий регулятор имеет четыре соединения: выключение (SHDN), входное напряжение (VIN), земля (GND) и выходное напряжение (VOUT).

На вывод SHDN можно подать низкий уровень (ниже 0,4 В), чтобы отключить регулятор и перевести его в состояние пониженного энергопотребления. В токе покоя в этом спящем режиме преобладает ток в подтягивающем резисторе 100k от SHDN до VIN. Когда SHDN удерживается на низком уровне, этот резистор будет потреблять 10 мкА на вольт на VIN (например, ток ожидания при входном напряжении 5 В будет 50 мкА). На контакт SHDN можно подать высокий уровень (выше 1,2 В), чтобы включить плату, или его можно подключить к VIN или оставить отключенным, если вы хотите оставить плату постоянно включенной.

Входное напряжение, VIN, должно быть в пределах от 2,7 В до 11,8 В. Более низкие входы могут отключить регулятор напряжения; более высокие входы могут разрушить регулятор, поэтому вы должны убедиться, что шум на вашем входе не является чрезмерным, и вам следует опасаться разрушительных пиков LC (дополнительную информацию см. Ниже).

Выходное напряжение VOUT зафиксировано на уровне 3,3 В. Выходное напряжение может быть на 3 % выше нормального при малой нагрузке на регулятор или при ее отсутствии. Выходное напряжение также может падать в зависимости от потребляемого тока, особенно когда регулятор повышает от более низкого напряжения (повышает), хотя оно должно оставаться в пределах 5% от установленного выходного значения.

Четыре разъема помечены на обратной стороне печатной платы и расположены с интервалом 0,1 дюйма вдоль края платы для совместимости со стандартными макетными платами без пайки и перфорированными платами, а также разъемами с сеткой 0,1 дюйма. Вы можете припаять провода непосредственно к плате или припаять либо к прямой вилке 4×1, либо к прямоугольной вилке 4×1, которая входит в комплект.

Типовой КПД и выходной ток

Эффективность регулятора напряжения, определяемая как (выходная мощность)/(входящая мощность), является важной мерой его производительности, особенно когда речь идет о сроке службы батареи или нагреве. Как показано на графике ниже, этот импульсный стабилизатор имеет КПД от 80% до 95% для большинства применений. Функция энергосбережения поддерживает высокую эффективность даже при очень низком токе стабилизатора.

Максимально достижимый выходной ток платы зависит от входного напряжения, но также зависит и от других факторов, включая температуру окружающей среды, воздушный поток и теплоотвод. На приведенном ниже графике показаны выходные токи, при которых защита от перегрева этого регулятора напряжения обычно срабатывает через несколько секунд. Эти токи представляют собой предел возможностей регулятора и не могут поддерживаться в течение длительного периода времени, поэтому непрерывные токи, которые может обеспечить регулятор, обычно на несколько сотен миллиампер ниже, и мы рекомендуем пытаться потреблять от этого регулятора не более 1 А на протяжении всего периода его эксплуатации. диапазон входного напряжения.

LC Всплески напряжения

При подключении напряжения к электронным схемам первоначальный скачок тока может вызвать всплески напряжения, которые намного превышают входное напряжение.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *