Исследование электробезопасности ручных машин

Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана

В.С. Ванаев, А.Ф. Козьяков, В.В. Тупов

ИССЛЕДОВАНИЕ
ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ РУЧНЫХ
МАШИН

Методические указания к выполнению лабораторной
работы по дисциплине «Безопасность
жизнедеятельности»

Москва
Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана
2010

УДК 628.518(076)
ББК 65.247
В17

В17

Рецензент Ю.В. Чижиков

Ванаев В.С.
Исследование электробезопасности ручных машин : метод.
указания к выполнению лабораторной работы по дисциплине
«Безопасность жизнедеятельности» / В.С. Ванаев, А.Ф. Козья-
ков, В.В. Тупов. – М. : Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010. –
13, [3] с. : ил.

Рассмотрен порядок исследования и оценки электробезопасности
при работе человека с ручной электрической машиной.
Для студентов всех специальностей МГТУ им. Н.Э. Баумана.

УДК 628.518(076)
ББК 65.247

Учебное издание

Ванаев Владимир Степанович
Козьяков Анатолий Федорович
Тупов Владимир Викторович

ИССЛЕДОВАНИЕ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ
РУЧНЫХ МАШИН

Редактор Е.К. Кошелева
Корректор
Л.Н. Петрова
Компьютерная верстка В.И. Товстоног

Подписано в печать 18.12.2009. Формат 60×84/16.
Усл. печ. л. 0,93. Тираж 100 экз. Изд. № 104а.
Заказ

Издательство МГТУ им. Н.Э. Баумана.
Типография МГТУ им. Н.Э. Баумана.
105005, Москва, 2-я Бауманская ул., 5.

c⃝ МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2010

Цель работы — ознакомление с предельно допустимыми значениями 
напряжений прикосновения и токов, а также с классификацией 
ручных электрических машин (РЭМ) по методу защиты
человека от поражения электрическим током; освоение методик
измерения тока утечки и сопротивления изоляции, характеризующих 
электробезопасность РЭМ, на примере машины класса II.
Электробезопасность
— система организационных и технических 
мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от
вредного и опасного воздействия электрического тока.
Ручная электрическая машина — машина с приводом от электрического 
или электромагнитного двигателя, являющегося ее неотъемлемой 
частью, предназначенная для выполнения технологических 
операций.
Используются РЭМ практически во всех отраслях промышленности, 
в строительстве, сельском хозяйстве, на транспорте, а
также в научных лабораториях, испытательных подразделениях,
в быту и пр. На долю РЭМ приходится 60. . . 70 % общего объема 
выпускаемых ручных машин с различными приводами. При
эксплуатации РЭМ могут представлять потенциальную опасность
поражения электрическим током, приводящего в ряде случаев к
увечью человека или к летальному исходу.

1. ТЕОРЕТИЧЕСКАЯ ЧАСТЬ

1.1. Нормирование параметров электробезопасности

В соответствии с ГОСТ 12.1.038–82* [1] в качестве параметров
электробезопасности установлены предельно допустимые значе-
ния напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело
человека.
Напряжение прикосновения — напряжение между двумя точка-
ми цепи тока, которых одновременно касается человек.
Предельно допустимые значения установлены для проектиро-
вания средств и способов защиты людей при взаимодействии их
с электроустановками производственного и бытового назначения
постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц и приво-
дятся для двух режимов работы электроустановок: нормального
(неаварийного) режима и аварийного режима.
Значения напряжений прикосновения и токов, протекающих че-
рез тело человека, при нормальном (неаварийном) режиме электро-
установки, не должны превышать значений, указанных в табл. 1.
Предельно допустимые значения приведены при продолжитель-
ности воздействий не более 10 мин в сутки и установлены, исходя
из реакции ощущения.

Таблица 1

Род тока, частота
U, В
I, мА

Переменный, 50 Гц
Переменный, 400 Гц
Постоянный

2,0
3,0
8,0

0,3
0,4
1,0

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и
токов при аварийном режиме производственных электроустановок
не должны превышать значений, указанных в табл. 2.
При продолжительности воздействия электрического тока бо-
лее 1 с значения, приведенные в табл. 2, соответствуют отпускаю-
щим (переменным) и неболевым (постоянным) токам.
Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и
токов при аварийном режиме бытовых электроустановок не долж-
ны превышать значений, указанных в табл. 3.

4

Таблица 2

Род тока,
частота
Нормируемая
величина

Предельно допустимые значения, не более,
при продолжительности t, с, воздействия тока

0,01–0,08
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
0,7
0,8
0,9
1,0
Свыше

1,0

Переменный
50 Гц
U, В
I, мА
550

650
340

400
160

190
135

160
120

140
105

125
95

105
85

90
75

75
70

65
60

50
20

6

Переменный
400 Гц
U, В
I, мА
650
500
500
330
250
200
170
140
130
110
100
36

8

Постоянный
U, В
I, мА
650
500
400
350
300
250
240
230
220
210
200
40

15

Таблица 3

Продолжительность
воздействия t, с

Нормируемые
величины
Продолжительность
воздействия t, с

Нормируемые
величины
U, B
I, мА
U, B
I, мА

От 0,01
до 0,08
220
220
От 0,5
до 0,6
40
40

0,08
0,1
200
200
0,6
0,7
35
35

0,1
0,2
100
100
0,7
0,8
30
30

0,2
0,3
70
70
0,8
0,9
27
27

0,3
0,4
55
55
0,9
1,0
25
25

0,4
0,5
50
50
Свыше
1,0
12
2

Значения напряжений прикосновения и токов установлены для
людей с массой тела от 15 кг.

1.2. Классификация ручных электрических машин

Обеспечение надежной защиты человека от поражения элек-
трическим током во время эксплуатации РЭМ является серьез-
ной проблемой. К РЭМ предъявляют более жесткие требования по
электробезопасности, чем к стационарным электрическим уста-
новкам, поскольку первые эксплуатируются в менее благоприят-
ных условиях, чем вторые. Эксплуатироваться РЭМ могут как
квалифицированным персоналом, так и лицами, не имеющими
специальной подготовки, при этом машины могут подвергаться
перегрузкам, ударам, резким перепадам температуры окружающей
среды, воздействию пыли, влаги, солнечной радиации и т. д. Вслед-
ствие этого РЭМ имеют собственную классификацию, отличающу-
юся от классификации всех электроустановок.
По типу защиты человека от поражения электрическим током
РЭМ подразделяют на классы I, II и III.
Машина класса I — РЭМ, в которой защиту от поражения
электрическим током обеспечивают основной изоляцией, а также 
дополнительными мерами безопасности, при которых доступные 
токопроводящие части соединены с защитным (заземляющим)
проводом таким образом, что не могут оказаться под опасным напряжением 
в случае повреждения основной изоляции.

6

Основная изоляция — изоляция частей РЭМ, находящихся под
напряжением, предназначенная для основной защиты от поражения 
электрическим током.
К дополнительным мерам, помимо защитного заземления, относятся 
также применение защитно-отключающего устройства и
обязательное использование средств индивидуальной защиты (диэлектрические 
перчатки, боты, коврики).
Машина класса II — РЭМ, в которой защиту от поражения
электрическим током обеспечивают как основной изоляцией, так
и дополнительными мерами безопасности (двойная и усиленная
изоляция) и которая не имеет защитного провода или защитного
контакта заземления.
Двойная изоляция — изоляция, включающая как основную, так
и дополнительную изоляцию.
Дополнительная изоляция — независимая изоляция, предусмот-
ренная как дополнение к основной изоляции для обеспечения за-
щиты от поражения электрическим током в случае повреждения
основной изоляции.
Усиленная изоляция — единая система изоляции частей РЭМ,
находящихся под напряжением, обеспечивающая такую же сте-
пень защиты от поражения электрическим током, как и двойная
изоляция.
Машина класса III — РЭМ, в которой защиту от поражения
электрическим током обеспечивают посредством ее питания бе-
зопасным сверхнизким напряжением и в которой не возникают
напряжения, превышающие безопасное сверхнизкое напряжение.
Безопасное сверхнизкое напряжение — номинальное напряже-
ние между проводниками и между проводниками и землей, не
превышающее 42 В, или, в случае трехфазного питания, не превы-
шающее 24 В между проводниками и нейтралью.

1.3. Обеспечение электробезопасности ручных электрических
машин на примере машин класса II

В настоящее время преимущественное распространение полу-
чили РЭМ класса II, для работы которых используется электриче-
ская энергия переменного тока напряжением 220 В и промышлен-
ной частотой 50 Гц.

7

Степень поражения человека электрическим током зависит от
того, каким образом произошло включение человека в электриче-
скую цепь. Различают две наиболее характерные схемы:
1) двухфазное включение — одновременное прикосновение че-
ловека к двум фазам (двум проводам). В этом случае человек по-
падает под наибольшее напряжение в сети — линейное;
2) однофазное (фазное) включение — прикосновение человека к
одной фазе (одному проводу) и к земле или к предмету, имеющему
электрическую связь с землей. В этом случае человек попадает под
фазное напряжение.
При исправном состоянии основной изоляции как однофазное,
так и двухфазное включение человека в электрическую сеть ма-
ловероятно. Наиболее вероятен травматизм при работе РЭМ, у
которой нет внешних признаков неисправности, но повреждена
изоляция внутри машины (аварийный режим). В этом случае есть
вероятность попадания человека под фазное напряжение. Но даже
при наличии исправной изоляции в РЭМ имеет место утечка тока в
металлические нетоковедущие детали через толщу изоляции, по ее
поверхности и через ионизированный воздух. Следует учитывать,
что изоляция обладает свойством терять свое качество под влия-
нием повышенной температуры, влажности, электрических полей
и механических воздействий. Таким образом, электробезопасность
РЭМ определяется током утечки и сопротивлением изоляции. Эти
характеристики для РЭМ класса II являются основными и един-
ственно гарантирующими безопасность при их эксплуатации.
В соответствии с ГОСТ 12.2.013.0–91 (МЭК 745-1–82) [2] долж-
ны быть выполнены следующие требования безопасности.
1. Ток утечки при нормальной эксплуатации РЭМ класса II не
должен превышать 0,25 мА.
Измеряют ток утечки между любым полюсом источника пи-
тания и металлическими частями РЭМ, отделенными от токове-
дущих частей только основной изоляцией, а также между любым
полюсом источника питания и доступными металлическими ча-
стями либо пластинкой металлической фольги площадью не более
20 × 10 см, соприкасающейся с доступными поверхностями изо-
ляционного материала, соединенными между собой.
Доступная часть РЭМ — часть, к которой можно прикоснуть-
ся стандартным испытательным пальцем. Металлические части,

8

которые находятся в электрической связи с доступными металли-
ческими частями, тоже считаются доступными.
Для РЭМ класса II с номинальным напряжением, не превы-
шающим 250 В, ток утечки измеряют по схеме, приведенной на
рис. 1, при двух положениях переключателя (1 и 2).

Рис. 1. Схема измерения тока утечки и сопротивления изоляции РЭМ
класса II:
1 — доступная часть; 2 — недоступная металлическая часть; 3 — основная изоля-
ция; 4 — дополнительная изоляция; 5 — усиленная изоляция

2. В РЭМ должно быть обеспечено достаточное сопротивление
изоляции, которое измеряют при напряжении постоянного тока по-
рядка 500 В.
Сопротивление изоляции должно быть не меньше, чем указано
ниже:

Изоляция
Сопротивление
изоляции, МОм
Между частями, находящимися под напряжением,
и корпусом:
для основной изоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
для усиленной изоляции . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
7

9

Между частями, находящимися под напряжением,
и металлическими частями РЭМ класса II, отделенными
от частей, находящихся под напряжением, только основ-
ной изоляцией . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
2
Между металлическими частями РЭМ класса II, от-
деленными от частей, находящихся под напряжением,
только основной изоляцией и корпусом . . . . . . . . . . . . . . . .
7

2. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

2.1. Описание лабораторного оборудования и методики
измерения параметров ручных электрических машин

Лабораторную работу выполняют на специальном учебном
стенде (рис. 2) для исследования электробезопасности РЭМ [3].
На панели блока приборов 9 помимо тумблеров 10, 11 и 12
имеются еще два коммутирующих устройства (на рис. 2 не показаны), 
расположенных правее и обозначенных непосредственно
на стенде. Тумблер «Полюс сети» (переключатель фаз) позволяет
последовательно присоединять микроамперметр с одной стороны
к полюсу I (см. рис. 1, контакт 1) и к полюсу II (см. рис. 1, контакт
2). Следующий тумблер «Место измерения» позволяет последовательно 
изменять место подключения: к недоступным металлическим 
частям (НМЧ) РЭМ (верхнее положение тумблера, обозначено «
НМЧ») и к наружным доступным частям, соединенным электрически 
с помощью пластинки из металлической фольги, закрепленной 
на части корпуса РЭМ, выполненной из изолированного
материала (нижнее положение тумблера «Корпус»).
Тумблер «Вид измерения» позволяет переключить схему прибора 
с режима измерений токов утечки (верхнее положение «Ток
утечки») на режим измерения сопротивления изоляции РЭМ (нижнее 
положение «Сопр. изол.»). При этом мегомметр приводится в
действие вращением рукоятки, расположенной на боковой стороне 
блока приборов 9, а последовательная подача тока постоянного
напряжения на РЭМ осуществляется с помощью привода правого 
переключателя в верхнее положение «НМЧ», что соответствует
измерению сопротивления основной изоляции (см. рис. 1, позиция 
3). Для измерения сопротивления дополнительной изоляции

10