2.12.1. Двухполюсное прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок
Наибольшую опасность представляет двухполюсное (двухфазное) прикосновение человека к токоведущим частям электроустановок. При этом человек оказывается под полным рабочим напряжением сети и значение тока, протекающего через тело Iч (А) будет равно :
1) в сети постоянного тока или однофазной сети
Iч = Uраб / Rч ,
где Uраб - рабочее напряжение сети, В,
Rч - электрическое сопротивление тела человека, А.
Рис 2.12.1. Схема двухполюсного прикосновения человека в сети постоянного тока или однофазной сети
2) в трехфазной сети
_
Iч = Uл / Rч = 3 Uф / Rч ,
где Uл , Uф - линейное и фазное напряжение сети.
Рис. 2.12.2. Схема прикосновения человека в трехфазной сети
Пример : Для трехфазной сети частотой 50 Гц, напряжением 380/220 В определить допустимое время прикосновения человека к сети, как показано на рис. 2.12.2.
Iч = 380 / 1000 = 380 мА,
согласно ГОСТ 12.1.038-82* допустимое время прикосновения равно 0,15с, при этом не произойдет фибрилляция сердца.
2.12.2. Однополюсное прикосновение человека в однофазных сетях
Рассмотрим однофазную изолированную от земли сеть, у которой емкость проводов относительно земли можно принять равной нулю (воздушная сеть до 1000В небольшой протяженности)
Рис. 2.12.3. Прикосновение человека к проводу однофазной двухпроводной сети
а) - схема прикосновения,
б) - эквивалентная схема замещения, r1, r2 - сопротивления изоляции проводов.
Согласно схемы замещения (рис. 2.12.3 б) напряжение прикосновения Uпр равно
Rч r1 Rч r1
Uпр = U = U .
Rч (r1+r2) Rч r1 + Rч r2 + r2 r1
Ток, проходящий через человека равен
Uпр r1
Iч = = U .
Rч Rч r1 + Rч r2 + r2 r1
Сопротивление обуви и пола считается равным нулю, т.е. самый неблагоприятный случай. Если считать, что r1=r2=rиз, то
U
Iч = .
2Rч + rиз
Поскольку rиз >>Rч электробезопасность человека в этом случае определяется сопротивлением изоляции сети.
Если принять, что при случайном касании человека сети ток через него не должен превышать некоторого допустимого значения, то
U
rиз 2Rч .
Iч доп
Так для сети U=220 В при Iч доп = 0,3 мА (допустимое значение ощутимого тока)
rиз = 220 / 0,0003 - 2 1000 = 730 кОм.
Рассмотрим случай, когда один из проводов однофазной сети, например 2, замкнут через сопротивление rзм на землю. Поскольку rзм << r1, r2 , то
Rч
Uпр U ,
Rч + rзм
Iч Uпр / Rч = U / (Rч + rзм).
Таким образом, при замыкании провода на землю, человек прикоснувшийся к исправному проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению сети независимо от сопротивления изоляции проводов, так как Rч >> rзм . В этом случае электробезопасность человека в значительной степени будет зависеть и от сопротивления пола и обуви.
Рассмотрим однофазную двухпроводную сеть с заземленным проводом, емкостью которой относительно земли можно пренебречь.
а) б)
Рис. 2.12.4. Прикосновение человека к заземленной однофазной сети
а) - схема прикосновения,
б) - эквивалентная схема замещения.
Из рис. 2.12.3 б) и рис. 2.12.4 б) для случая замыкания одного провода однофазной сети на землю следует, что схемы одинаковы при rзм = r0 и << r1, r2.
Здесь уместно отметить исключительно большое значение изолирующих полов и обуви для безопасности людей от поражения током
Iч = U / (Rч + rп + rоб + r0) ,
где rп - сопротивление пола,
rоб - сопротивление обуви.
Нередко считается, что прикосновение к заземленному проводу безопасно, но в действительности это не так. В случае прикосновения к заземленному проводу человек оказывается под воздействием напряжения Uпр , равном падению напряжения на участке провода от места заземления а до места касания b
Uпр = Iн rab ,
где Iн - ток нагрузки, А,
rab - сопротивление провода на участке ab, Ом.
Рис. 2.12.5. Прикосновение человека к заземленному проводу
В нормальных условиях Uпр не велико. Наибольшее его значение соответствует прикосновению человека в точке с и составляет не более 5 % от U, поскольку сечение проводов выбирается из условия потери напряжения не более 10 % .