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)

а) б)

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 U_пр равно

R_ч  r₁ R_ч r₁

U_пр = U  = U  .

R_ч  (r₁+r₂) R_ч r₁ + R_ч r₂ + r₂ r₁

Ток, проходящий через человека равен

U_пр r₁

I_ч =  = U  .

R_ч R_ч r₁ + R_ч r₂ + r₂ r₁

Сопротивление обуви и пола считается равным нулю, т.е. самый неблагоприятный случай. Если считать, что r₁=r₂=r_из, то

U

I_ч =  .

2R_ч + r_из

Поскольку r_из >>R_ч 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

r_из   2R_ч .

I_{ч доп}

Так для сети U=220 В при I_{ч доп} = 0,3 мА (допустимое значение ощутимого тока)

r_из = 220 / 0,0003 - 2 ^ 1000 = 730 кОм.

Рассмотрим случай, когда один из проводов однофазной сети, например 2, замкнут через сопротивление r_зм на землю. Поскольку r_зм << r₁, r₂ , то

R_ч

U_пр U ,

R_ч + r_зм

I_ч U_пр / R_ч = U / (R_ч + r_зм).

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 R_ч >> r_зм . 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 r_зм = r₀ и << r₁, r₂.

Здесь уместно отметить исключительно большое значение изолирующих полов и обуви для безопасности людей от поражения током

I_ч = U / (R_ч + r_п + r_об + r₀) ,

где r_п - сопротивление пола,

r_об - 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 U_пр , равном падению напряжения на участке провода от места заземления а до места касания b

U_пр = I_н r_ab ,

где I_н - ток нагрузки, А,

r_ab - сопротивление провода на участке ab, Ом.

Рис. 2.12.5. Прикосновение человека к заземленному проводу

В нормальных условиях U_пр 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 % .

При коротком замыкании между проводами, ток резко возрастает и потеря напряжения в проводах достигает почти 100 % U. При одинаковом сечении обоих проводов напряжение в точке d близко к половине напряжения сети (см. рис. 2.12.5), т.е. равно 0,5U.