Схемы случайного включения человека в цепь тока
Поражение электрическим током большей частью происходит при непосредственном соприкосновении с электропроводящими материалами, находящимися под напряжением по отношению к земле или проводнику другой полярности.
В установках высокого напряжения поражающий ток возникает на расстоянии, при котором слой воздуха уже не может служить защитой и пробивается при данном напряжении электрического тока.
Однако большинство случаев электротравматизма связано с применением напяжения до 1000 В. Опасность поражения зависит от условий подключения тела человека в электрическую цепь. На рис. 7.3 изображены возможные варианты такого подключения.
а)
Если человек одновременно касается 2-х полю-
сов однофазной сети переменного тока (положе-
ние а), то он оказывается под рабочим напряже –
нием сети, а величина тока равна
I ч = U раб / R ч , А.
В положении б в цепи 3-х фазного переменного
|
|
|
тока при соединении звездой и подключении к
б) двум фазам (2-х полюсное) пострадавший попада
ет под линейное напряжение, что очень опасно.
Величина тока при таком включении определяет-
ся как __
I ч = U л / R ч = √3 ∙ UФ / R ч , А,
где – U л –линейное напряжение;
R ч – сопротивление тела человека;
UФ – фазное напряжение.
в) В положении в, в случае заземления нейтральной
|
|
|
точки, значение её близко к значению потенциа-
ла земли. Пострадавший окажется под фазным на
пряжением и подвергается воздействию тока
__
I ч = U ф / R ч + R 0 = U л / √3 ∙ ( R ч + R 0 ), А,
где – R 0 – сопротивление заземления нейтрали.
При соединении звездой фазное напряжение сос-
тавит : __
U ф = U л / √3 .
Так как сопротивление R 0 по сравнению с Rч незначительно, то им можно пренебречь. Тогда __
|
|
|
I ч = U ф / R ч = U л / √3 ∙ R ч .
г)
В положении г при подключении к одной фазе в
сети с изолированной нейтралью человек может
оказаться под полным линейным напряжением
при неудовлетворительной изоляции. При удовле
творительной изоляции опасность уменьшается.
В данном случае в электрическую цепь кроме со-
противления самого человека, его обуви и пола,
включается сопротивление проводов двух других
|
|
|
фаз. Величина тока, протекающего через челове-
ка составит _ _
I ч = U л / ( √3∙ R ч + R из / √3 ), А.
Таким образом, системы с изолированной ней-
тралью более безопасны, чем с заземлённой ней-
тралью.
Рис. 7.3 Схемы возможных включений человека в электрическую сеть
Опасность поражения электрическим током можно значительно уменьшить, если хорошо защитить пол подставками, ковриками и пользоваться защитной обувью и перчатками из изолирующего материала. Сам пол в хорошем состоянии имеет большое электрическое со-противление.
В расчётах сопротивления принимаются: тела человека – 1000 Ом; резиновой обуви – бо-лее 5 ∙ 104 Ом; cухого пола из кирпича – более 11 ∙ 106 Ом ∙ м; линолеума – более 2 ∙ 106 Ом ∙ м; дубового паркета 1,7 ∙ 106 Ом ∙ м; бетона и ксилолита – более 0,6 ∙ 106 Ом ∙м. Мокрые полы имеют сопротивление во много раз меньше.
Явления при стекании тока в землю.
Напряжение прикосновения и шага
Стекание тока в землю происходит при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус оборудования, при падении на землю провода под напряжением, т.е. когда проводник нахо-дится в непосредственном контакте с землёй. Такой контакт может быть случайным или преднамеренным. В последнем случае такой проводник называется заземлителем или элек-тродом. Любое случайное или преднамеренное электрическое соединение находящихся под напряжением частей электроустановки с землёй носит название замыкания на землю.
При стекании тока в землю происходит резкое снижение потенциала заземлившейся токоведущей части до значения φз (В), равного произведению тока, стекающего в землю I з (А) на сопротивление, которое этот ток встречает на своём пути R з (Ом):
φ з = I з ∙R з .
Характер распределения потенциала на поверхности земли, т.е. изменение величины потенциала при изменениях расстояния до заземлителя, можно оценить, рассмотрев случай стекания тока I з (А) в землю через наиболее простой заземлитель – полушар радиусом r (м) (рис. 7.4).
Рис. 7.4 Распределение потенциала на поверхности земли
вокруг полушарового заземлителя
Для упрощения принимают, что земля во всём своём объёме однородна, т.е. в любой точке обладает одинаковым удельным сопротивлением ρ (Ом ∙ м). В данном случае ток по земле будет растекаться во все стороны по радиусам полушара и плотность его в земле будет убывать по мере удаления от заземлителя. На некотором расстоянии х от центра полушара плотность тока (А/м2) будет
q = I з / 2π х2.
Наибольшее сопротивление току оказывают слои земли, расположенные вблизи заземли-теля, т.к. ток здесь проходит по малому сечению. Очевидно, что максимальное сопротивле-ние току будет оказано на заземлителе и здесь будет наибольшее падение напряжения. Более удалённые участки грунта имеют большее поперечное сечение и оказывают меньшее сопро-тивление току. Если точка А находится на значительном удалении от электрода, т.е. х→∞, то потенциал её равен нулю. По мере приближения точки А к центру электрода растёт потенциал и на поверхности электрода, где расстояние от центра равно хз = r заземлителя:
φз = U з =Iз ρ/ 2π хз .
Около 68% полного напряжения расходуется на участке от центра заземлителя до х=1м. В объёме земли, где проходит ток, возникает так называемое «поле растекания тока». Тео-ретически оно простирается до бесконечности. Однако в действительных условиях уже на расстоянии 20 м от заземлителя сечение слоя земли, по которому проходит ток, оказывается столь большим, что плотность тока здесь практически равна нулю. Следовательно, и поле растекания можно считать распространяющимся лишь на расстояние 20 м от заземлителя (см. рис. 7.4). Таким образом, минимальный потенциал, т.е. U = 0 имеет точка х = ∞. На практике х = 20м.
В идеале потенциал земли вокруг шарового заземлителя изменяется по закону гиперболы В действительности при неоднородном грунте распределение будет происходить по каким-то другим кривым. На практике распределение потенциалов определяют с помощью вольт-метра, заземлителя и щупа и получают действительную кривую (см. рис. 7.4).
Напряжение прикосновения. Во всех случаях контакта человека с частями нормально или случайно находящимся под напряжением, это напряжение прикладывается ко всей цепи че-ловека, куда входят сопротивление человека (R ч), пола или грунта и т.д.
Та часть напряжения, которая приходится в этой цепи непосредственно на тело человека называется напряжением прикосновения или – есть падение напряжения в сопротивлении те-ла человека R ч (Ом):
U пр = I ч R ч ,
где I ч – ток, проходящий через человека по пути рука-ноги, А.
Численно напряжение прикосновения (рис. 7.5 а) равно разности потенциалов корпуса φк и точек почвы, в которых находятся ноги человека φн , т.е. в случае пробоя на корпус в любом двигателе получаем кривую растекания потенциалов I. В случае прикосновения человека к любому из двигателей он окажется под напряжением прикосновения равным разности потенциалов :
на первом двигателе Uпр1 = (φк - φн) = Uз – Uн 1 ;
на втором двигателе Uпр2 = (φк - φн) = Uз – Uн 2 ;
на третьем двигателе Uпр3 = (φк - φн) = Uз – (Uн3 = 0) = Uз = Iч ∙ Rч - наиболее опасный
случай прикосновения.
Таким образом, получаем график напряжения прикосновения II, который симметричен графику растекания потенциалов, но повёрнут на 1800. Ток, протекающий через человека при прикосновении, I ч = U пр / R ч . Главная задача заземления свести к минимуму разность U з – U н.
Предельно допустимая величина U пр. правилами не нормируется, но в практике обычно для расчётов она принимается равной 36 В.
Напряжение шага. Напряжение между ступня-
ми человека на поверхности земли с разными по-
тенциалами, обусловленное током замыкания на
землю называется шаговым напряжением или на-
пряжением шага (рис. 7.5 б).
Величину шага принимают равной 0,8 м. Макси-
мальное значение U ш в непосредственной близос
ти от заземлителя, если одна нога на заземлителе,
а другая на расстоянии шага от него. Минималь-
ное значение U ш за пределами поля растекания, т.
е. х=20 м.
Напряжённость шага также увеличивается с уве-
личением ширины шага. Ток, обусловленный на-
пряжением шага, I ч = U ш / R ч . Напряжение шага
не должно превышать 40 В.
Следует отметить, что условия поражения челове
ка напряжением прикосновения и напряжением
шага различны, т.к. ток протекает по разным пу-
тям: через грудную клетку – от напряжения при-
косновения и по нижней петле – от напряжения
шага.Значительные напряжения шага вызывают
Рис. 7.5 Напряжение прикосновения (а) судорогу в ногах, человек падает, после чего цепь
и напряжение шага (б) замыкается вдоль всего тела человека.
Дата добавления: 2022-01-22; просмотров: 166; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!