Случай обрыва нулевого провода или неправильной установки в нём выключателя нагрузки.
Мы будем использовать нагрузку лампы, мощность которой равна 40 Вт, таким образом:
;
.
Случай 1: S10 – выключен, S16 – выключен.
Представим упрощённую схему случая обрыва нулевого провода:
Рисунок 7. Упрощённая схема обрыва нулевого провода
При отсутствии подключения к нагрузке (S10) и при отсутствии повторного заземления (S16) на корпусах напряжения будет отсутствовать, так как поступления тока с фазы на неисправную нейтраль не будет – ток не будет идти через корпуса, подключённые к этой нейтрали, так как разрыв нейтрали будет эквивалентен разрыву цепи.
Случай 2: S10 – выключен, S16 – включён.
Представим упрощённую схему случая обрыва нулевого провода:
Рисунок 8. Упрощённая схема обрыва нулевого провода
При отсутствии подключения к нагрузке (S10) и при наличии повторного заземления (S16) на корпусах напряжение будет отсутствовать, так как поступление тока с фазы на неисправную нейтраль не будет – ток не будет идти через корпуса, подключённые к этой нейтрали, так как разрыв нейтрали будет эквивалентен разрыву участка цепи.
Случай 3: S10 – включён, S16 – выключен.
Представим упрощённую схему случая обрыва нулевого провода:
Рисунок 9. Упрощённая схема обрыва нулевого провода
Случай 4: S10 – включён, S16 – включён.
Представим упрощённую схему случая обрыва нулевого провода:
Рисунок 10. Упрощённая схема обрыва нулевого провода
Вывод
В данном случае, при обрыве нулевого провода или при неправильной установке в нём выключателя нагрузки, ситуация для человека ещё опаснее, чем при завышенной установки срабатывания максимальной токовой нагрузки.
Если нулевой провод (нейтраль) имеет обрыв и если не работает нагрузка (вне зависимости от того, сделано повторное заземление или нет), то электрическая цепь будет разомкнута, что не представляет угрозу для человека.
Если же имеет место работающая нагрузка (неправильная установка в нём выключателя нагрузки), то при отсутствии повторного заземления эта ситуация крайне опасна для человека 2, напряжение прикосновения которого составит 99 В, так как ток будет течь через него в землю, образуя замкнутую цепь. Для человека 1, через которого будет протекать ток (параллельно), ситуация будет чуть лучше, но также опасной (если нагрузку увеличить, то повторное заземление также не будет эффективно, хоть и значительно снизит напряжение прикосновения). При повторном заземлении ситуация для человека 2 становится аналогичной человеку 1.
Случай обрыва цепи нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю
Случай 1: S16 – выключен.
Представим упрощенную схему обрыва цепи заземления нейтрали при наличии замыкания фазы на землю:
Рисунок 11. Упрощённая схема обрыва цепи заземления нейтрали при наличии замыкания фазы на землю
В данном случае при включённой нагрузке, при замыкании фазы на землю (в этом случае – фаза C), но без повторного заземления, рассчитаем напряжения прикосновения человека к корпусам электоприёмников, а также напряжение замыкания.
Мы будем использовать нагрузку лампы, мощность которой равна 40 Вт, таким образом:
.
Для
случая
(при
и
):
Случай 2: S16 – включён.
Представим упрощенную схему обрыва цепи заземления нейтрали при наличии замыкания фазы на землю:
Рисунок 12. Упрощённая схема обрыва цепи заземления нейтрали при наличии замыкания фазы на землю
В данном случае при включённой нагрузке, при замыкании фазы на землю (в этом случае – фаза C) и с повторным заземлением рассчитаем напряжения прикосновения человека к корпусам электоприёмников, а также напряжение замыкания.
Для случая (при , и ):
Выводы
При прямом контакте человека с фазой А сопротивление фазы не влияет на величину напряжения контакта. Однако, когда фаза С замыкается на землю, напряжение контакта становится больше фазного. Сопротивление замыкания влияет на величину напряжения контакта, и при увеличении сопротивления замыкания, напряжение контакта уменьшается, но остается опасным для человека. В обоих случаях (50 Ом и 100 Ом) напряжение контакта все еще больше фазного, и как прямой контакт с фазой, так и замыкание фазы на землю опасны для человека.
Непрямое контакт человека с корпусом К3 может привести к летальному исходу, так как напряжение на теле человека будет таким же, как при прямом контакте с фазой.
Когда человек коснется заземленного корпуса, и сопротивление заземления равно 4 Ом, напряжение контакта уменьшается на 50%. Это происходит из-за того, что напряжение разделяется между R0 и Rзаз. Тем не менее, это напряжение все еще опасно для жизни человека. Когда сопротивление заземления равно 100 Ом, напряжение контакта не много отличается от фазного, поэтому увеличение сопротивления заземления не гарантирует безопасность человека. Требования к заземляющему устройству указывают, что сопротивление заземления должно быть меньше 4 Ом, чтобы обеспечить безопасность жизни человека.
Исследования зануления показали, что, когда переключатель S4 замыкается, возникает короткое замыкание, система защиты F активируется и стенд отключается.
Опыты, показывающие различные неисправности зануления корпусов электроприборов:
В случае №1 имитируется несрабатывание защиты отключением. Т замыкания здесь недостаточен для срабатывания предохранителя. Повреждённый электроприёмник не был отключён и автоматическое снятие напряжения со стенда не произошло. А напряжение на нулевом проводе и на корпусах неповреждённых электроприёмниках К1 и К2 оказывается большим. Прикосновение человека к корпусу эквивалентно прямому прикосновению к фазе А – это представляет опасность для жизни человека.
В случае №2 имитируется обрыв нейтрали после корпуса К2. При отключённом приборе напряжение на занулённых корпусах К1 и К2 отсутствует, а при включённом приборе оказывается достаточно высоким. Если повторить измерение напряжений при включении заземления нулевого провода, то напряжение прикосновения на К1 и К2 будет низким.
В случае №3 имитируется обрыв цепи заземления нейтрали источника при наличии замыкания фазы на землю. А напряжение на занулённых корпусах К1 и К2 – исправных приёмников достаточно высоко. Если повторить опыт включив заземление, то напряжение касания на приёмнике будет низким, неопасным.