Таблица 16 1. Исходные данные. Последняя цифра номера студенческого билета

1. Выбираем систему питающей сети, TN-C-S. Принципиальная схема, которой должна содержать электроустановку, плавкие предохранители, зануление, повторное заземление нулевого защитного проводника.
Рис. 1 Схема питающей сети
2. Определяем напряжение на корпусе электроустановки относительно земли в момент замыкания фазы на корпус. Величина Iкз тока короткого замыкания определяется по формуле:

Iкз=UфZп=2201,4=157 А
где Zп – сопротивление фаза-нуль, учитывающее величину сопротивления вторичных обмоток трансформатора, фазного проводника L, нулевого защитного проводника PE, Ом;
Uф – фазное напряжение, равно 220 В,
а) Напряжение корпуса относительно земли без повторного заземления нулевого защитного проводника РЕ по формуле:
Uз = Iкз∙Zн = 157∙0,9=141,3 В
где Zн – сопротивление нулевого защитного проводника, Ом.
б) Напряжение корпуса относительно земли с повторным заземлением нулевого защитного проводника РЕ где Rо = 4 Ом определяем по формуле:
Uзп≈UзRп+RоRп
Uзп≈141,3 10+410=100,9 В
3. Проверим условие на быстрое перегорание плавкой вставки
Iкз≥3Iн (Iн=20, 30, 50, 100 А)
где Iн – ток плавкой вставки
При Iн=20 А 157≥3∙20=60-плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 20 А
При Iн=30 А 157≥3∙30=90 плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 30 А
При Iн=50 А 157≥3∙50=150 А плавкая вставка сработает при загрузке линии нормально рабочим током 50 А
При Iн=100 А 157 А≤3∙100=300 А плавкая вставка не сработает при загрузке линии нормально рабочим током 100 А.
4 . При обрыве нулевого рабочего проводника PEN и замыкания фазы на корпус за местом обрыва напряжения корпусов относительно земли
без повторного заземления нулевого защитного проводника РЕ для:
а) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику за местом обрыва U1 = Uф ;
б) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва U2 = 0; с повторным заземлением нулевого защитного проводника РЕ для:
в) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику за местом обрыва
U1'=UфRпR0+Rп=220∙104+10=157 В
г) корпусов, подключенных к нулевому рабочему проводнику перед местом обрыва
U2'=UфR0R0+Rп=220∙44+10=62,9 В
5. Ток через тело человека в указанных случаях будет определяться следующим образом:
а) I1=UфRh А; б) I2 = 0;
в) I1'=U1'Rh А; г) I2'=U2'Rh А
где Rh – сопротивление тела человека (принимают Rh = 1000 Ом):
а) I1=220Rh=0,22 А
б) I2 = 0;
в) I1'=1571000=0,16 А
г) I2'=U2'Rh=62,91000=0,06 А
Рис. 2 Схема питающей сети без повторного заземления нулевого защитного проводника
6. Для этого случая напряжение прикосновения равно:
Uпр=Uф∙R0Rзм+R0=220∙4150+4=5,7 В
где R0 – сопротивление заземления нейтрали трансформатора;
Rзм – сопротивление в месте замыкания на землю фазного проводника
Сопротивление одиночного трубчатого заземлителя, забитого в землю на глубину 3 м определяется по формуле:
Rод=0,366∙3006∙lg2∙60,05+12∙lg4∙2,5+64∙2,5-6=49,4 Ом.
где ρ – удельное сопротивление грунта, 300 Ом∙м;
l – длина трубы, 6 м;
d – диаметр трубы, 0,05 м;
t – расстояние от поверхности земли до середины трубы, 2,5 м.
Необходимое число заземлителей при коэффициенте экранирования 0,67.
n=RодηзRз=49,40,67∙4≈18,4 шт=18 шт
где Rз = 4 Ом – требуемое сопротивление заземляющего устройства.
Вывод:
Эффективность применения защитного зануления, состоит в срабатывании защитного отключения при замыкании фазы на корпус электроустановки путем уменьшения сопротивления цепи (путем введения в электрическую сеть нулевого защитного проводника)