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 Uпр равно
Rч ÷÷ r1 Rч r1
Uпр = U ¾¾¾¾¾ = U ¾¾¾¾¾¾¾¾¾.
Rч ÷÷ (r1+r2) Rч r1 + Rч r2 + r2 r1
Ток, проходящий через человека равен
Uпр r1
Iч = ¾ = U ¾¾¾¾¾¾¾¾¾.
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 = ¾¾¾¾.
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 ³ ¾¾¾ 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 ¾¾¾¾,
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 %.
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.