Схемы включения человека в электрическую цепь.

 

Наиболее характерны 2 схемы включения: между 2 фазами, между фазой и землей. Опасность поражения оценивается напряжением прикосновения и током, проходящим через тело человека:

Uпр=Uл=Uф*=380В

Iпр=Uпр/Rh=380/1000=0.38А

Ток, проходящий через тело человека в 4 раза превышает смертельный. Схемы 2 фазного включения редки 7-8% электротравм. Смертельный исход 100%. Происходят на воздушных линиях при неисправности защитных средств.

На степень опасности поражения не влияет сопротивление обуви и грунта.

 

1 фазная схема включения человека. Схема замещения.

 

Рассмотрим нормальный режим работы. Аварийным считается режим, когда человек касается 1 провода, 2й касается земли.

U=Uпр+I2*r2=Uпр+(Iпр+I1)*r2

Ih=Uпр/Rh

I1=Uпр/r1

Подставим Ih и I1, преобразуем и получим:

Uпр=

Ток, проходящий через тело человека:

Iпр=Uпр/Rh=

Пусть r1=r2=r – сопротивления изоляции проводов.

Uпр= Iпр=

Анализ зависимости показывает, что:

1- Чем лучше изоляция проводов, тем меньше опасность 1 фазного прикосновения к проводу.

2- Прикосновение человека к проводу с большим сопротивлением изоляции более опасно.

 

 

Аварийный режим работы.

 

 

r3 – сопротивление в месте контакта провода с землей, r2 и r3 заменим Rэ=r3*r2/(r3+r2).

Рассмотрим случай, когда r3 незначительно, тогда Rэ=0, тогда

Uпр=U, Iпр=U/Rh.

 

Анализ опасности поражения в 2 проводных сетях с заземленным проводом.

Ih=U/(Rh+R0)

r0= до 60 Ом.

1) Человек касается незаземленного провода. Путь тока через r1 и r2 не учитываем, так как сила тока незначительна.

Uпр=U*Rh/(Rh+r0), так как r0<<Rh, то Uпр=U, Iпр=U/Rh

2) Прикосновение человека к заземленному проводу.

Человек оказывается в этом случае под напряжением менее 5% от U, так как провода выбираются из условия потери напряжения не более 10%.

 

Аварийный режим (короткое замыкание проводов).

 

 

Самое большое напряжение, под которое попадает человек 0.5U. При к.з. между проводами ток резко возрастает и потери напряжения достигают 100%. При одинаковом сечении обоих проводов напряжение в точке контакта будет зависеть от расстояния до заземления нейтрали и может достигать опасных значений.

 

Ё1

 

1) Однофазное включение человека в 3 фазную цепь с изолированной нейтралью.

r1-r3 – активные сопротивления между проводом и землей, С1-С3 – емкости фаз относительно земли.

При наличии индуктивности и емкости в цепи, ток может отставать от напряжения или опережать его. В этом случае общее сопротивление рассматривается как комплексное.

r1=r2=r3=r

Z=1/(1/r+j*w*C), где w – угловая частота для переменного тока: w=2πf=314

Примем сопротивление фаз равными (нормальный режим работы), емкости фаз также равны. При контакте человека с фазой симметрия нарушается и нейтраль источника питания будет под напряжением относительно земли. Напряжение первой фазы уменьшается до величины напряжения, под которым окажется человек. Ток будет проходить по цепи: фаза1-фаза2-земля-проводимость фаз 2,3.

Значение тока определяется в комплексной форме:

Iпр=или Iпр=

В коротких воздушных сетях С1=С2=С3=0

При равенстве сопротивлений изоляции, ток проходящий через тело человека Ih=Uф/(Rh+r/3)

При равенстве емкостей и большой протяженности линий ток, проходящий через человека в комплексной форме, учитывая, что r1=r2=r3=бесконечности:

Iпр=Uф/(КRh+1/3*j*w*C)

В этом случае ток в действительной форме:

Iпр=

Анализ степени опасности при однофазном прикосновении показывает, что опасность поражения зависит от сопротивления проводов относительно земли. Заменим активное и емкостное сопротивления эквивалентными, тогда:

Ih=Uф/(Rh+Rэ)

При Rэ меньше 50 кОм человек начинает ощущать ток: Ih=220/(1000+50000)=0.005А.

При большой протяженности емкость этих сетей увеличивается, емкостное сопротивление уменьшается и емкостной ток может достигнуть опасных значений. Защиту в этих случаях выполняют с помощью индуктивных катушек или разделительных трансформаторов.