Меню

Человек попал под напряжение схема

Анализ опасности поражения человека электрическим током

Условия поражения человека электрическим током возникают при включении его в электрическую цепь электроустановки или при попадании в зону действия электрической дуги.

Опасность поражения человека электрическим током характе­ризуют следующие факторы:

  • схема включения человека в цепь электрического тока;
  • напряжение сети, питающей электроустановку;
  • сопротивление проводов сети относительно земли;
  • режим работы сети (нормальный или аварийный);
  • тип сети и режим нейтрали;
  • значение емкости проводов относительно земли.

Следует иметь в виду, что опасность поражения человека элек­трическим током не является однозначной. Анализ опасности по­ражения электрическим током в электроустановках сводится к определению значения токов в цепи тела человека / Л, которое зависит от напряжения прикосновения или шага.

Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) определено понятие «электроустановка». Электроустановкой принято называть совокупность машин, аппаратов, линий и вспомогательного обо­рудования (вместе с сооружениями и помещениями), предназна­ченных для производства, преобразования, трансформации, рас­пределения электрической энергии и преобразования ее в другие виды энергии.

Все электроустановки по условиям электробезопасности под­разделяются:

  • на электроустановки напряжением до 1 кВ с заземленной ней­тралью;
  • электроустановки напряжением 1кВ с изолированной нейтра­лью;
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с эффек­тивно заземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю);
  • электроустановки напряжением выше 1 кВ в сетях с изолиро­ванной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю).

В современной нормативно-технической документации все элек­троустановки напряжением до 1кВ рассматриваются как системы различных типов. Под системой следует понимать совокупность источника электроэнергии, питающей линии и потребителя элек­троэнергии.

Термином « питающие электрические сети» обозначается со­ставная часть системы, включающая в себя источник электроэнер­гии и питающие линии.

Питающие сети различаются по типам систем токоведущих проводников и систем заземления.

Существуют следующие типы систем токоведущих проводни­ков переменного тока:

  • однофазные двухпроводные;
  • однофазные трехпроводные;
  • двухфазные трехпроводные;
  • двухфазные пятипроводные;
  • трехфазные трехпроводные;
  • трехфазные четырехпроводные;
  • трехфазные пятипроводные.

Система TN — система, в которой нейтраль источника элект­роэнергии глухо заземлена, а открытые проводящие части элект­роустановки присоединены к глухозаземленной нейтрали (занулены) при помощи нулевых защитных проводников.

Нейтраль — общая точка обмоток генераторов или трансфор­маторов, питающих сеть; напряжения на выходных зажимах ис­точника электроэнергии, измеренные относительно нейтрали, равны.

Глухозаземленная нейтраль источника электроэнергии — нейт­раль генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока напряжением до 1 кВ, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Изолированная нейтраль — нейтраль генератора или трансфор­матора в сетях трехфазного тока напряжением до 1 кВ, не присо­единенная к заземляющему устройству или присоединенная к нему через приборы сигнализации, измерения, защиты и подобные им устройства, имеющие большое сопротивление.

Проводящие части — части, которые могут проводить электри­ческий ток.

Токоведущие части — проводники или проводящие части, пред­назначенные для работы под напряжением в нормальном режи­ме, включая нулевой рабочий проводник.

Открытые проводящие части — доступные прикосновению про­водящие части электроустановки, не находящиеся под напряже­нием, но которые могут оказаться под напряжением при повреж­дении основной изоляции.

Нулевой проводник — это проводник, соединенный с глухозаземленной нейтралью, предназначенный либо для питания по­требителей электроэнергии, либо для присоединения к откры­тым проводящим частям.

Нулевой рабочий проводник (N-проводник) — нулевой проводник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначенный для питания электроприемников.

Нулевой защитный проводник (РЕ-проводник) — нулевой про­водник в электроустановках напряжением до 1 кВ, предназначен­ный для присоединения к открытым проводящим частям в целях обеспечения электробезопасности.

Системы заземления электрических сетей могут быть следующих типов: TN—C, T N – S , T N – C – S , IT, ТТ.

Система TN—C — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники совмещены в одном проводнике на
всем ее протяжении (рис. 7.1); при этом совмещенный нулевой и рабочий провод обозначается PEN.

Система TN—S — система TN, в которой нулевой защитный и нулевой рабочий проводники разделены на всем ее протяжении (рис. 7.2).

Система TN—C—S — система TN, в которой функции нулево­го защитного и нулевого рабочего проводников совмещены в од­ном проводнике в какой-то ее части, начиная от источника элек­троэнергии (рис. 7.3).

Система IT — система, в которой нейтраль источника электроэнергии изолирована от земли или заземлена через приборы или устройства, имеющее большое сопротивление, а открытые проводящие части электроустановки заземлены (рис. 7.4). В этом случае защитный заземляющий проводник обозначается так же, как и нулевой защитный проводник, т.е. РЕ-проводник.

Система ТТ — система, в которой нейтраль источника элект­роэнергии глухо заземлена, а открытые проводящие части элект­роустановки заземлены при помощи заземляющего устройства, электрически независимого от глухозаземленной нейтрали источ­ника.

Поскольку далее приведен анализ электробезопасности различ­ных типов электрических сетей, предназначенных для питания потребителей электроэнергии, то для удобства изложения мате­риала в дальнейшем будем пользоваться терминами типа «сеть TN—С», «сеть 1Т» и другими, которые означают совокупность ис­точника электроэнергии с определенным режимом заземления нейтрали и питающей линии с определенной системой токоведу­щих проводников. Например, сеть TN—С означает совокупность источника электроэнергии с глухозаземленной нейтралью и трех­ фазной четырехпроводной питающей линии.

Существуют различные «схемы включения» человека в элект­рическую цепь тока (наиболее характерные «схемы включения» показаны на рис. 7.5. на примере трехфазной сети с изолирован­ной нейтралью):

  • прямое двухфазное (двухполюсное) прикосновение — одно­временное прикосновение к проводникам двух фаз (двум полю­сам) действующей электроустановки (поз. 1 на рис. 7.5);
  • прямое однофазное (однополюсное) прикосновение — при­косновение к проводнику одной фазы (одному полюсу) действу­ющей электроустановки (поз. 2 на рис. 7.5);
  • косвенное прикосновение — прикосновение к открытым про­водящим частям электроустановок, оказавшимся под напряже­нием в результате повреждения изоляции (прикосновение к кор­пусу электроустановки с поврежденной изоляцией) (поз. 3 нарис. 7.5);
  • включение под напряжение шага — включение между двумя точками земли (грунта), находящимся под разными потенциа­лами.

Напряжение прикосновения Uh, В, — это разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или падение напряжения на сопротивлении тела челове­ ка Rh:

где lh— ток, протекающий через тело человека путями: рука-ноги или рука—рука, мА; Rh — активное сопротивление тела че­ловека, Ом (для расчетов обычно принимают Rh = 1 кОм).

Если человек стоит на земле и касается заземленного корпуса электроустановки, на который замкнулся фазный провод (в даль­нейшем будем употреблять стандартизированный термин «призамыкании на корпус»), как это показано на рис. 7.6, то напряже­ние прикосновения может быть записано в виде

где ф3 — потенциал заземленного корпуса, т.е. потенциал рук че­ловека, В; фо,. — потенциал основания в том месте, где стоит человек, т.е. потенциал ног, В.

Потенциал заземленного корпуса определяют по формуле

где l3, — ток замыкания на землю; R3, — сопротивление заземления.
Проведя простые преобразования, выражение (7.1) можно за­писать в виде

где а — коэффициент напряжения прикосновения.

Напряжением шага называется разность потенциалов между двумя точками электрической цепи, которых одновременно каса­ется ногами человек, или падение напряжения на сопротивлении тела человека:

где Uш— напряжение шага, В; lh— ток, протекающий через тело человека по пути нога—нога, мА.

Если человек стоит на земле вблизи заземленного корпуса элек­троустановки, на который замкнулся фазный провод, как это показано на рис. 7.7, то уравнение для определения напряжения шага можно записать в виде

где фх — потенциал точки на поверхности земли на расстоянии от заземлителя, В; фх+а — потенциал точки на поверхности земли на расстоянии (х + а) от заземлителя, В (а — длина шага, обычно принимается равной 1 м).

По аналогии с напряжением прикосновения выражение для напряжения шага можно записать в виде

Коэффициент напряжения шага ф

где l3 — ток замыкания на землю, мА; R3, — сопротивление зазем­лителя растеканию тока, Ом.

Учитывая (7.4), напряжение прикосновения и напряжение шага можно определить из следующих уравнений:

При двухфазном прикосновении (см. рис. 7.5) ток через тело человека и напряжение прикосновения определяются из следую­щих уравнений:

где U — действующее значение фазного напряжения сети; Gh —проводимость тела человека.

Из выражений (7.5) и (7.6) следует, что при двухфазном при­косновении человек попадает под линейное напряжение сети не­зависимо от типа сети, режима нейтрали, режима работы сети, проводимости фазных проводов Yu , Yu , Yu относительно земли.
Такая схема включения человека в электрическую цепь представ­ляет большую опасность.

Читайте также:  Датчик напряжения с точностью 0 1

Случаи двухфазного прикосновения происходят сравнительно редко и являются, как правило, результатом работы под напря­жением в электроустановках до 1 кВ, что является нарушением правил и инструкций выполнения работ.

При однофазном прикосновении человек попадает под на­пряжение Uh, значение которого зависит от многих факторов. Эта схема включения человека в электрическую цепь тока является менее опасной, чем двухфазное прикосновение, и на практике она встречается значительно чаще. Например, электротравмы со смертельным исходом при однофазном прикосновении составля­ют 70… 80 % от общего числа электротравм, причем большинство из них происходит в сетях напряжением до 1 кВ.

Далее при анализе электробезопасности сетей различных ти­пов будет рассматриваться только однофазное прикосновение.

В общем виде напряжение прикосновения Uh и ток, протека­ющий через тело человека Ih, в комплексной форме для случая, когда человек касается одного из фазных проводов трехфазной четырехпроводной сети с нейтралью, заземленной через актив­ное и индуктивное сопротивление (рис. 7.8) (такую схему можно рассматривать как обобщенную для анализа электробезопасности любого типа сети напряжением до 1 кВ), можно записать в виде

где Yl1, Yl2, Yl3, YPEN, Y0 — полные проводимости фазных и PEN-проводов относительно земли и заземления нейтрали.

В комплексной форме

где Gh — проводимость тела человека, Gh = 1/Rh;а — фазный оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз.

Фазной оператор трехфазной системы, учитывающий сдвиг фаз, определяют по формуле

Выражениями (7.7), (7.8) будем пользоваться при определе­нии Д и £/Лдля сетей типа IT и TN—С при определенных значени­ях их параметров.

Для трехфазной трехпроводной сети с изолированной нейтра­лью типа IT напряжением до 1 кВ (рис. 7.9) характерным является то, что при однофазном прикосновении значение тока, проходя­щего через тело человека при нормальном режиме работы сети, тем меньше, чем меньше рабочее напряжение сети (фазное на­пряжение) и чем больше значение сопротивления изоляции про­водов относительно земли.

Действительно, ток, протекающий через тело человека, и на­пряжение прикосновения описываются следующими выражения­ми, полученными из выражений (7.7), (7.8), при условии, что Y0 – 0; Ypen —0:

где YL1 YL2, YL3 — полные проводимости изоляции фазных прово­дов относительно земли; U — действующее значение фазного на­пряжения сети; а — фазный оператор трехфазной системы, учи­тывающий сдвиг фаз.

В комплексной форме

При равенстве проводимостей фазных проводов относительно земли Yu – Yu = YL3- Y (т.е. при равенстве сопротивлений изоля­ции и емкостей фазных проводов относительно земли Ru = R u == RLj = R и CLI – CL2 = CL3 = С) ток, протекающий через телочеловека, определяется следующим образом:

где Z — полное сопротивление фазного провода относительно земли.

В комплексной форме

где R — активное сопротивление изоляции фазного провода от­носительно земли; С — емкость фазного провода относительно земли.

В действительной форме этот ток определяется следующим об­разом:

При равенстве сопротивлений изоляции фазных проводов от­носительно земли (Rl1 = RL2 = Rl3 = R) и отсутствии емкостей ( CL1 = CL2 – CL3 = С = 0) выражение (7.9) упрощается:

Таким образом, в сетях с изолированной нейтралью при нор­мальном режиме работы опасность для человека при прямом од­нофазном прикосновении зависит от сопротивления изоляции и емкости фазных проводов относительно земли. С увеличением со­противления изоляции и уменьшении емкости фазных проводов относительно земли опасность уменьшается. Этот вывод иллюст­рируется графиками зависимости / А= f(R ) при С = 0 (что может иметь место в коротких сетях) и / А= /(С ) при R = const, представ­ленными на рис. 7.10.

При аварийном режиме работы сети (рис. 7.11), когда один из фазных проводов, например провод L2, замкнулся на землю, опас­ность поражения током человека, прикоснувшегося к исправно­му фазному проводу, значительно возрастает.

В этом случае ток, протекающий через тело человека, будет определяться по формуле

где R3m— сопротивление растеканию тока в месте замыкания фаз­ного провода на землю (на рис. 7.11 — фазного провода L2).

Так как обычно выполняется условие R3m

При аварийном режиме работы сети типа IT, когда человек касается провода, замкнувшегося на землю (на рис. 7.12 человек касается фазного провода L 3), ток, протекающий через тело че­ловека, будет определяться падением напряжения на сопротивле­нии растеканию тока в месте замыкания на землю R3м:

где Lзм — ток замыкания на землю; а — коэффициент напряжения прикосновения.

Ток замыкания на землю в сети IT зависит от сопротивления изоляции и емкости фазных проводов относительно земли, со­противления растеканию Rh. Если принять во внимание, что обычно RзМ

В действительности ток замыкания на землю будет меньше, что более безопасно для человека.

Таким образом, прикосновение к неисправному фазному про­воду (замкнувшемуся на землю) в сети IT значительно менее опас­но, чем прикосновение к исправному.

Значение тока, протекающего через тело человека, в этом случае меньше, чем при пря­мом однофазном прикосновении в нормальном режиме работы.

Для трехфазной сети с заземленной нейтралью напряжением до 1 кВ типа TN—C (рис. 7.13) значения тока, протекающего через тело человека, и напряжения прикосновения определяются фаз­ным напряжением сети и не зависят от сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли.

Действительно, проводимости фазного и нулевого проводни­ков относительно земли по сравнению с проводимостью заземле­ния нейтрали (Y0 = l/Ro) малы ( YL1 , YL2, YL3

где Rq — сопротивление рабочего заземления нейтрали.

Напряжение прикосновения в этом случае определяется из урав­нения

Так как обычно R0

к исправному фазному проводу, уравнение (7.8) имеет следующий вид:

Здесь учтено, что YL1, YL2 и YPEN малы по сравнению с Yo , a YL3 по сравнению с Y0 и Узм, т.е. ими можно пренебречь и считать равными нулю.

С учетом того, что

напряжение прикосновения в действительной форме имеет вид

выражение (7.10) можно записать в виде

При этом выражение для определения тока через тело челове­ка имеет вид

Рассмотрим два характерных случая.

1. Если принять, что сопротивление замыкания фазного про­вода на землю R3m = 0, то напряжение прикосновения Uh = U/З.
Следовательно, в данном случае человек окажется практически под воздействием линейного напряжения сети.

2. Если принять, что сопротивление заземления нейтрали R0= 0, то Uh = U, т.е. напряжение, под которым окажется человек, будет практически равно фазному напряжению.

Однако в реальных условиях сопротивления R3m и R0 и всегда больше нуля, поэтому напряжение, под которым оказывается человек, прикоснувшийся в аварийный период к исправному фазному проводу трехфазной сети с глухозаземленной нейтралью, т.е. напряжение прикосновения Uh, всегда меньше линейного, но больше фазного: U/3 >U h >U.

С учетом того, что всегда R3m > R0, напряжение прикосновения Uh в большинстве случаев незначительно превышает значение фазного напряжения, что менее опасно для человека, чем в ана­логичной ситуации в сети типа IT.

При аварийном режиме работы сети типа TN—C, когда чело­век касается провода, замкнувшегося на землю (на рис. 7.15 чело­век касается фазного провода L 3), ток, протекающий через тело человека, будет определяться так же, как и в сети типа IT, — падением напряжения на сопротивлении растеканию тока в месте замыкания на землю R3M:

где lзм — ток замыкания на землю; а — коэффициент напряжения прикосновения.

Ток замыкания на землю в сети TN—C зависит только от со­противления растеканию тока R3M, сопротивления заземления ней­трали R0 и сопротивления тела человека Rh. Если принять во вни­мание, что обычно R3m В помещениях без повышенной опасности отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность.

Помещения с повышенной опасностью характеризуются наличи­ем в них одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

  • токопроводящая пыль или сырость;
  • токопроводящие полы (металлические, земляные, железобе­тонные, кирпичные и т.д.);
  • высокая температура (жаркие помещения);
  • возможность одновременного прикосновения к имеющим со­единения с землей металлоконструкций зданий, технологическим аппаратам, механизмам, с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования — с другой.

Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

  • особая сырость;
  • химически активная или агрессивная среда;
  • одновременно два или более условий повышенной опасно­сти.
Читайте также:  Корректор регулятор напряжения крн 04 схема

К особо опасным помещениям относятся котельные, мазутно­- насосные цехи по приготовлению топлива.

Электроустановки могут быть открытыми (наружными), если они не защищены зданиями от атмосферных воздействий, или закрытыми (внутренними), если они размещены внутри зданий, защищающих их от атмосферных воздействий. В отношении опас­ности поражения электрическим током территории наружных или открытых электроустановок приравниваются к особо опасным помещениям.

Источник

Анализ схем включения человека в электрическую цепь

Так как от сопротивления электрической цепи R существен­но зависит величина электрического тока, проходящего через человека, то тяжесть поражения во многом определяется схемой включения человека в цепь. Схемы образующихся при контакте человека с проводником цепей зависят от вида применяемой системы электроснабжения.

Наиболее распространены электрические сети, в которых ну­левой провод заземлен, т. е. накоротко соединен проводником с землей. Прикосновение к нулевому проводу практически не представляет опасности для человека, опасен только фазный провод. Однако разобраться, какой из двух проводов нулевой, сложно — по виду они одинаковы. Разобраться можно используя специальный прибор — определитель фазы.

На конкретных примерах рассмотрим возможные схемы включения человека в электрическую цепь при прикосновении к проводникам.

Двухфазное включение в цепь. Наиболее редким, но и наиболее опасным, является прикосновение человека к двум фазным про­водам или проводникам тока, соединенным с ними (рис. 2.29).

В этом случае человек окажется под действием линейного напряжения. Через человека потечет ток по пути «рука—рука», т. е. сопротивление цепи будет включать только сопротивление тела (Д,).

Если принять сопротивление тела в 1 кОм, а электрическую сеть напряжением 380/220 В, то сила тока, проходящего через че­ловека, будет равна

Это смертельно опасный ток. Тяжесть электротравмы или даже жизнь человека будет зависить прежде всего от того, как быстро он освободится от контакта с проводником тока (разо­рвет электрическую цепь), ибо время воздействия в этом случае является определяющим.

Значительно чаще встречаются случаи, когда человек одной рукой соприкасается с фазным проводом или частью прибора, аппарата, который случайно или преднамеренно электрически соединен с ним. Опасность поражения электрическим током в этом случае зависит от вида электрической сети (с заземленной или изолированной нейтралью).

Однофазное включение в цепь в сети с заземленной нейтралью (рис. 2.30). В этом случае ток проходит через человека по пути «рука—ноги» или «рука—рука», а человек будет находиться под фазным напряжением.

В первом случае сопротивление цепи будет определяться со­противлением тела человека (I_, обуви (Ro6), основания (Rж), на котором стоит человек, сопротивлением заземления нейтрали (RH), и через человека потечет ток

Сопротивление нейтрали RH невелико, и им можно пренебречь по сравнению с другими сопротивлениями цепи. Для оцен­ки величины протекающего через человека тока примем напря­жение сети 380/220 В. Если на человеке надета изолирующая су­хая обувь (кожаная, резиновая), он стоит на сухом деревянном полу, сопротивление цепи будет большим, а сила тока по закону Ома небольшой.

Например, сопротивление пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление человека 1 кОм. Ток, проходящий через человека

Этот ток близок к пороговому ощутимому току. Человек по­чувствует протекание тока, прекратит работу, устранит неис­правность.

Если человек стоит на влажной земле в сырой обуви или боси­ком, через тело будет проходить ток

Этот ток может вызвать нарушение в работе легких и сердца, а при длительном воздействии и смерть.

Если человек стоит на влажной почве в сухих и целых резино­вых сапогах, через тело проходит ток

Воздействие такого тока человек может даже не почувство­вать. Однако даже небольшая трещина или прокол на подошве сапога может резко уменьшить сопротивление резиновой по­дошвы и сделать работу опасной.

Перед тем как приступить к работе с электрическими устройствами (особенно длительное время не находящимися в эксплуатации), их необходи­мо тщательно осмотреть на предмет отсутствия повреждений изоляции. Электрические устройства необходимо протереть от пыли и, если они влажныепросушить. Мокрые электрические устройства эксплуатиро­вать нельзя! Электрический инструмент, приборы, аппаратуру лучше хра­нить в полиэтиленовых пакетах, чтобы исключить попадание в них пыли или влаги. Работать надо в обуви. Если надежность электрического уст­ройства вызывает сомнения, надо подстраховатьсяподложить под ноги сухой деревянный настил или резиновый коврик. Можно использовать рези­новые перчатки.

Второй путь протекания тока возникает тогда, когда второй рукой человек соприкасается с электропроводящими предмета­ми, соединенными с землей (корпусом заземленного станка, ме­таллической или железобетонной конструкцией здания, влажной деревянной стеной, водопроводной трубой, отопительной бата­реей и т. п.). В этом случае ток протекает по пути наименьшего электрического сопротивления. Указанные предметы практически накоротко соединены с землей, их электрическое сопротив­ление очень мало. Поэтому сопротивление цепи равно сопро­тивлению тела и через человека потечет ток

Эта величина тока смертельно опасна.

При работе с электрическими устройствами не прикасайтесь второй рукой к предметам, которые могут быть электрически соединены с землей. Работа в сырых помещениях, при наличии вблизи от человека хорошо прово­дящих предметов, соединенных с землей, представляет исключительно вы­сокую опасность и требует соблюдения повышенных мер электрической безопасности.

В аварийном режиме (рис. 2.30, б), когда одна из фаз сети (другая фаза сети, отличная от фазы, к которой прикоснулся че­ловек) оказалась замкнутой на землю, происходит перераспреде­ление напряжения, и напряжение исправных фаз отличается от фазного напряжения сети. Прикасаясь к исправной фазе, чело­век попадает под напряжение, которое больше фазного, но меньше линейного. Поэтому при любом пути протекания тока этот случай более опасен.

Однофазное включение в цепь в сети с изолированной нейтра­лью (рис. 2.31). На производстве для электроснабжения силовых электроустановок находят применение трехпроводные электри­ческие сети с изолированной нейтралью. В таких сетях отсутст­вует четвертый заземленный нулевой провод, а имеются только три фазных провода. На этой схеме прямоугольниками условно показаны электрические сопротивления rА, rв, rс изоляции про­вода каждой фазы и емкости СА, Св, Сс каждой фазы относи__________________________

находящимися под значительно большими напряжениями, а значит, и более опасными. Однако основные выводы и рекомен­дации для обеспечения безопасности практически такие же.

Даже если не учитывать сопротивление цепи человека (человек стоит на влажной земле в сырой обуви), проходящий через человека ток будет безопасен:

Таким образом, хорошая изоляция фаз является залогом обеспечения безопасности. Однако при разветвленных электри­ческих сетях добиться этого нелегко. У протяженных и разветв­ленных сетей с большим числом потребителей сопротивление изоляции мало, и опасность возрастает.

Для протяженных электрических сетей, особенно кабельных линий, емкостью фаз нельзя пренебрегать (CV0). Даже при очень хорошей изоляции фаз (г=оо) ток потечет через человека через емкостное сопротивление фаз, и его величина будет опре­деляться по формуле:

Таким образом, протяженные электрические цепи промыш­ленных предприятий, обладающие высокой емкостью, обладают высокой опасностью, даже при хорошей изоляции фаз.

При нарушении же изоляции какой-либо фазы прикоснове­ние к сети с изолированной нейтралью становится более опас­ным, чем к сети с заземленным нулевым проводом. В аварийном режиме работы (рис. 2.31, б) ток, проходящий через человека, прикоснувшегося к исправной фазе, будет стекать по цепи за­мыкания на земле на аварийную фазу, и его величина будет оп­ределяться формулой:

Так как сопротивление замыкания Д, аварийной фазы на земле обычно мало, то человек будет находиться под линейным напряжением, а сопротивление образовавшейся цепи будет рав­но сопротивлению цепи человека ____, что очень опасно.

По этим соображениям, а также из-за удобства использова­ния (возможность получения напряжения 220 и 380 В) четырех-проводные сети с заземленным нулевым проводом на напряже­ние 380/220 В получили наибольшее распространение.

Мы рассмотрели далеко не все возможные схемы электриче­ских сетей и варианты прикосновения. На производстве вы мо­жете иметь дело с более сложными схемами электроснабжения, тельно земли.

Для упрощения анализа примем гА — гв = гс = г, а СА = LB = Сс = С

Читайте также:  Формула для вычисления нормальных напряжений при косом изгибе

Если человек прикоснется к одному из проводов или к како­му-нибудь предмету, электрически соединенному с ним, ток по­течет через человека, обувь, основание и через изоляцию и ем­кость проводов будет стекать на два других провода. Таким обра­зом, образуется замкнутая электрическая цепь, в которую, в отличие от ранее рассмотренных случаев, включено сопротивле­ние изоляции фаз. Так как электрическое сопротивление ис­правной изоляции составляет десятки и сотни килоом, то общее электрическое сопротивление цепи значительно больше сопро­тивления цепи, образующейся в сети с заземленным нулевым проводом. Т. е. ток через человека в такой сети будет меньше, и прикосновение к одной из фаз сети с изолированной нейтралью безопаснее.

Ток через человека в этом случае определяется по следую­щей формуле:

где— электрическое сопротивление цепи человека,

со = 2я — круговая частота тока, рад/с (для тока про­мышленной частоты= 50 Гц, поэтому со = ЮОл).

Если емкость фаз невелика (это имеет место для непротя­женных воздушных сетей), можно принять С« 0. Тогда выраже­ние для величины тока через человека примет вид:

Например, если сопротивление пола 30 кОм, кожаной обуви 100 кОм, сопротивление человека 1 кОм, а сопротивление изоляции фаз 300 к Ом, ток, который проходит через человека (для сети 380/220 В), будет равен

Такой ток человек может даже не почувствовать.

1. Какие типы электрических сетей наиболее распространены на произ­водстве?

2. Назовите источники электрической опасности на производстве.

3. Что такое напряжение прикосновения и шаговое напряжение? Как за­висят их величины от расстояния от точки стекания тока в землю?

4. Как классифицируются помещения по степени электрической опасности?

5. Как воздействует электрический ток на человека? Перечислите и оха­рактеризуйте виды электротравм.

6. Какие параметры электрического тока определяют тяжесть пораже­ния электрическим током? Укажите пороговые величины силы тока.

7. Какой путь протекания электрического тока через тело человека наи­более опасен?

8. Укажите источники наибольшей электрической опасности на произ­водстве, связанном с вашей будущей профессией.

9. Сделайте анализ опасности электрических сетей с заземленной ней­тралью.

10.Дайте анализ опасности электрических сетей с изолированной ней­тралью.

11.Какое прикосновение к проводникам, находящимся под напряжени­ем, наиболее опасно для человека?

12.Почему прикосновение рукой к предметам электрически соединен­ным с землей (например, водопроводной трубой) при работе с элек­трическими устройствами резко увеличивает опасность поражения электрическим током?

13.Почему при ремонте электрической аппаратуры нужно вынимать электрическую вилку из розетки?

14.Почему при работе с электрическими устройствами необходимо на­девать обувь?

15.Как можно уменьшить опасность поражения электрическим током?

Источник



Условия (схемы) попадания человека под воздействие электрического тока электрической дуги

date image2015-02-24
views image2456

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Отличие воздействия электрического тока на человека от действий других опасных производственных факторов заключается в том, что человек, не имея специальных приборов, только органами чувств не может определить наличие или отсутствие напряжения на электроустановке. Поэтому, защитная реакция организма проявляется уже после того, как человек попал под действие тока.

Виды поражений электрическим током: электрические травмы, электрические удары, смешанные – одновременно электрическая травма и электрический удар.

Виды электрических травм:

1) электрический знак представляет собой омертвевшую кожу в виде мозоли. С течением времени (иногда годы) эти знаки постепенно исчезают, возникают при хорошем контакте с токоведущими частями;

2) электрические ожоги могут возникнуть при воздействии электрической дуги, температура которой достигает нескольких тысяч градусов; а также при прохождении через тело человека больших токов (более 1 А). Ожоги электричеством вызывают ожоговую болезнь, при которой поражаются глубоколежащие ткани, исход поражения зависит от площади пораженной кожи;

3) механические повреждения (ушибы, переломы) — при падении с высоты или потери сознания, вызванные действием электрического тока;

4) электроофтальмия – поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги или ожогов;

5) электрометаллизация кожи – проникновение под поверхность кожи частиц металла вследствие разбрызгивания и испарения его под действием тока, например при горении дуги.

Электрический удар наблюдается при воздействии малых токов (до несколько сотен миллиампер) и соответственно при небольших напряжениях (до 1000 В). При такой малой мощности выделение теплоты ничтожно и не вызывает ожога. Ток действует на нервную систему и мышцы. Проявляется в виде непроизвольных судорожных сокращений мышц. Эти судороги могут сопровождаться потерей сознания, но с сохранением дыхания и работы сердца или потерей сознания и одновременно нарушением дыхания и сердечной деятельности вплоть до полной остановки.

Электрические удары подразделяются на 4 вида: сокращение мышц без потери сознания; потеря сознания, но нормальное дыхание и сердцебиение; потеря сознания, прерывистое дыхание; клиническая смерть.

Наиболее опасным для человека является переменный ток с частотой 50 – 500 Гц. Способность самостоятельного освобождения от токоведущих частей сохраняется лишь при очень малом токе (до 10 мА).

Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависит от следующих факторов: электрического сопротивления тела человека; величины напряжения и тока; продолжительности действия электрического тока; пути тока через тело человека; рода и частоты электрического тока; индивидуальные свойства человека; условий внешней среды.

Электрическое сопротивление тела человека.Сила тока Ih, проходящего через какой-либо участок тела человека, зависит от подведенного напряжения Uпр (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления т, оказываемого току данным участком тела:

На участке между двумя электродами электрическое сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела.

Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящиеся под этим слоем, как бы образуют обкладки конденсатора емкостью С с сопротивлением rн (рис.7.1). Из схемы замещения видно, что в наружном слое кожи ток протекает по двум параллельным путям; через активное наружное сопротивление Rн и емкость, электрическое сопротивление которой

,

где Wf — угловая частота, Гц; f — частота тока, Гц,

Электрическая схема замещения сопротивления наружного слоя кожи

а – схема контакта электрода; б – электрическая схема замещения; 1 – электрод; 2 – наружный слой кожи; 3 – внутренняя область кожи.

Тогда полное сопротивление наружного слоя кожи для переменного тока:

Сопротивление rн и емкость C зависит от площади электродов (площадь контакта). С ростом площади контакта rн уменьшается, а емкость C увеличивается. Поэтому увеличение площади контакта приводит к уменьшению полного сопротивления наружного слоя кожи. Опыты показали, что внутреннее сопротивление тела rв можно рассматривать как чисто активное. Таким образом, для пути тока «рука – рука» общее электрическое сопротивление тела может быть представлено схемой замещения, представленной на рисунке.

Электрическая схема замещения сопротивления тела человека: 1 – электрод; 2 – наружный слой кожи; rвр, rвк — внутреннее сотротивление рук и корпуса.

Зависимость сопротивления тела человека от частоты Зависимость сопротивления тела человека от напряжения

С увеличением частоты тока из-за уменьшения Xc сопротивление тела человека уменьшается и при больших частотах (более 10 кГц) практически становится равным внутреннему сопротивлению rв.

Между током, протекающим через тело человека, и приложенным к нему напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения сила тока растет быстрее. Это объясняется главным образом нелинейностью электрического сопротивления тела человека. Так, при напряжении на электродах 40 … 45 В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности электрического поля, при которых полностью или частично происходит пробой наружного слоя, что снижает полное сопротивление тела человека.

При напряжении 127…220 В оно практически падает до значения внутреннего сопротивления тела. Внутреннее сопротивление тела считается активным. Его величина зависит от длины поперечного размера участка тела, по которому проходит ток.

В качестве расчетной величины при переменном токе промышленной частоты принимают активное сопротивление тела человека равное 1000 0м.

В действительных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе от состояния кожи, состояния окружающей среды, параметров электрической цепи и др.

Источник