Расчет влияния на человека электрического поля контактной сети электрифицированных железных дорог. Задача 4

1. Расчет влияния на человека электрического поля контактной сети электрифицированных железных дорог

РАСЧЕТ ВЛИЯНИЯ НА ЧЕЛОВЕКА
ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ПОЛЯ
КОНТАКТНОЙ СЕТИ
ЭЛЕКТРИФИЦИРОВАННЫХ
ЖЕЛЕЗНЫХ ДОРОГ

2.

Для
железной
дороги,
электрифицированной
на
переменном (постоянном) токе, определить напряженность
электрического поля и потенциал в точках:
А) человек стоит на земле под контактным проводом;
Б) человек стоит на платформе под контактным
проводом;
В) на крыше вагона электропоезда.
Во всех случаях точки А, Б, В изолированы от земли.

3. Исходные данные

ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ
1) Напряжение контактной сети (Uкс);
2) Марка контактного провода (МФ-85, МФ-100, МФ-120, МФ-150);
3) Высота подвеса контактного провода (hкп);
4) Высота платформы (hпл);
5) Рост человека (hчел);
6) Высота вагона (hв).

4. Теоретические сведения

ТЕОРЕТИЧЕСКИЕ СВЕДЕНИЯ
По методу зеркальных изображений поле между контактным проводом
и землей является частью поля двухпроводной линии. Радиус провода
рассчитывается по формуле (1):
r0
Sпр
(1)
Напряженность поля и потенциал в каждой точке определяются по
формулам (2) и (3):
c
Е
2 ab
2h кс
U кс
ln
2
r0
(2)
(3)

5. Задача-пример

ЗАДАЧА-ПРИМЕР
Для железной дороги, электрифицированной на постоянном токе
(напряжение между контактным проводом и землей Uкс=3300 В),
определить напряженность электрического поля и потенциал в точках:
А) человек стоит на земле под контактным проводом. Высота подвеса
контактного провода hкп=6,5 м, рост человека примем 1,8 м;
Б) человек стоит на платформе под контактным проводом, высота
платформы hпл=1,2 м;
В) на крыше вагона электропоезда (hв=4,1 м).

6. Решение

РЕШЕНИЕ
Радиус провода рассчитывается по формуле (1):
r0
Sпр
100
5,64 мм 5,6 мм
3,14
Определим величину линейного заряда τ исходя из формулы (3):
2h кс
пр 3300
ln
2
r0
отсюда
2
2
3300
3300
426, 2 2
2h кс
2 6,5
ln
ln
3
5,6 10
r0

7.

1. Человек стоит (или идет) на земле под
контактным проводом
c 426, 2 2 c
13
ЕА
426, 2
142 В / м
2 ab
2
ab
4,7 8,3
с 2h кс 2 6,5 13 м;
а h кс h чел 6,5 1,8 4,7 м;
b c a 13 4,7 8,3 м.
b
2 8,3
А
ln 426, 2
ln
242 В
2 a
2 4,7

8.

2. Человек стоит на платформе под контактным
проводом
а
В
hкс
hчел
c
c 426, 2 2 c
13
ЕB
426, 2
195 В / м
2 ab
2
ab
3,5 9,5
hпл
b
hкс
с 2h кс 2 6,5 13 м;
а h кс h чел h пл 6,5 1,8 1, 2 3,5 м;
b c a 13 3,5 9,5 м.
b
2 9,5
В
ln 426, 2
ln
425 В
2 a
2 3,5

9.

а
3. Крыша вагона электропоезда
С
c 426, 2 2 c
13
ЕС
426, 2
217,8 В / м
2 ab
2
ab
2, 4 10,6
hкс
hв
с 2h кс 2 6,5 13 м;
c
а h кс h в 6,5 4,1 2, 4 м;
b
hкс
b c a 13 2, 4 10,6 м.
b
2 10,6
С
ln 426, 2
ln
633 В
2 a
2 2, 4