КАПитальный промысел. Свечи по-домашнему. Обслуживание и ремонт погружных насосов... ("Сделай сам" №4∙2000)

Рассмотрим несколько характерных примеров поражения человека электрическим током от работающего насоса с поврежденной изоляцией и автоматическое отключение такого насоса от сети во избежание несчастных случаев. В каждом примере насосы запитаны от сети 380/220 В с глухозаземленной нейтралью через автоматический выключатель АП50-2МТ (ток расцепителя 4А) и штепсельный разъем. Сопротивление заземляющего устройства нейтрали трансформатора R₀ = 4 Ом.

Пример 1. Насос перекачивает воду для полива из бака, установленного на подставке, у которой сопротивление изоляции относительно земли R_из.п = 10 кОм. Человек стоит на земле в изолирующей обуви с сопротивлением изоляции R_об = 10 кОм, сопротивление его тела R_ч = 1 кОм, и он прикасается рукой к баку с водой, в которой работает насос (рис. 21).

Рис. 21.Перекачивание насосом воды из бака:

_{а, б — запитывание насоса от автоматического выключателя QF и устройства защитного отключения (УЗО); Т1 — трансформатор силовой; XS, ХР — разъем штепсельный; Jн, Jy, Jn и Jч — токи насоса, утечки через подставку и тело человека}

Определяем токи утечки J_y с токоведущих частей насоса без прикасания человека и при прикасании его к баку, а также токи через тело человека при разных значениях сопротивлений изоляции насоса.

Ток утечки J_y без касания человека к баку:

J_y = U/R,

где U = 220 В, R — сопротивление цепи тока утечки (рис. 21), состоящее из суммы сопротивлений обмотки трансформатора Х_т, питающей линии X₁, изоляции насоса R_из.н, подставки R_из.п воды, земли и заземляющего устройства нейтрали трансформатора R₀.

Сопротивления изоляций насоса и подставки во много раз больше других составляющих, поэтому ток утечки определяем упрощенно (сопротивления в кОм, токи — мА).

J_y = U/(R_из.н +R_из.п) = 220/(R_из.н + 10)

Приводим вычисления.

R_из.н = 500 кОм; J_y = 0,43 мА;

R_из.н = 12 кОм; J_y = 10 мА;

R_из.н = 0; J_y = 22 мА.

Как замечаем, с уменьшением R_{из. н} токи утечки пропорционально возрастают.

Далее определяем токи утечки J_y и токи через тело человека J_ч при его прикасании к баку с водой. При расчетах имеем в виду, что сопротивления тела человека и его обуви и сопротивление подставки соединены параллельно, и токи утечки с насоса распределяются по телу человека и подставке обратно пропорционально их величинам. При расчетах сопротивлениями малых величин пренебрегаем. Приводим вычисления.

R_из.н = 500 кОм J_y = 0,435 мА J₄ = 0,273 мА;

R_из.н = 16,75 кОм J_y = 10 мА J₄ = 4,77 мА;

R_из.н = 10 кОм J_y = 14,4 мА J₄ = 6,9 мА

Ток величиной 6,9 мА вызывает судороги и боль по всей руке, и пальцы рук непроизвольно судорожно сжимают электрод.

При R_из.н  = 0 фаза оказывается на корпусе насоса (пробой изоляции), соответственно бак с водой становится под напряжением 220 В по отношению к земле, представляя смертельную опасность для окружающих людей. При прикасании человека (в обуви) к баку J_y = 42 мА, а через него проходит ток 20 мА, ток такой величины парализует руки немедленно, дыхание становится затрудненным, человек теряет способность контролировать свои действия и не может освободиться самостоятельно от зажатого в руке проводника. А при его прикасании без изолирующей обуви ток через тело человека будет равным 220 мА, который является смертельно опасным. В данном примере автоматический выключатель QF, от которого запитан погружной насос, не реагирует ни на утечки токов и замыкание фазы на корпус (зануление корпуса насоса при замыкании фазы на него вызвало бы ток короткого замыкания (КЗ.) и мгновенное отключение автоматического выключателя и отсоединение поврежденного насоса от сети, но так как корпус не занулен и отключение автомата не происходит). Поэтому непременным условием применения погружного насоса должно быть запитывание его через устройство защитного отключения (УЗО), которое, являясь единственно надежной защитой человека при его работе и осуществляя непрерывный контроль изоляции его токоведущих частей, автоматически и мгновенно отключает насос при: появлении тока утечки, равного его уставки, вследствие снижения сопротивления изоляции относительно корпуса, замыкании фазы на корпус, случайном прикосновении человека к насосу с поврежденной изоляцией непосредственно или через воду и коротком замыкании в самом насосе или питающем кабеле. Электротехническая промышленность выпускает УЗО нескольких типов с разными уставками на отключение 10, 30 и 100 мА. УЗО с уставкой 10 мА отключает насос от сети при токе утечки J_y >= 10 мА. В вышеприведенном примере это происходит при R_из.н <= 12 кОм, а в случае прикасания человека к баку — при R_из.н =< 16,75 кОм. Запитывание насосов через УЗО очень важно в условиях повышенной опасности (влага), когда автомат QF не обеспечивает отключение насоса от сети.