Причины электротравм. Действие электричества на человека (стр. 2 из 3)
Как видно, при напряжении 36В при определенных условиях может произойти несчастный случай со смертельным исходом. Следует помнить, что на теле человека есть уязвимые участки с пониженным сопротивлением тканей. И если провод касается уязвимых участков тела, то смерть может наступить при малых напряжениях и токе 10...70 мкА (0,000010—0,000070 А).
Известны случаи со смертельным исходом при напряжении 15-20В. В одном случае обнаружены метки на тыльной стороне кисти и большого пальца.
Западногерманский ученый Ульрих предлагает определить смертельную величину тока с учетом опасных точек расчетным путем:
(3.4.1)где І – переменный ток с частотой 50 Гц, протекающий через тело человека, мА:
Кн – коэффициент, учитывающий изменение величины тока в зависимости от возможных прикосновений тела человека к сети тока.
Значения коэффициента Кн приведены на схеме (рис. 3.4.1.) для различных комбинаций мест приложения напряжения через поврежденную кожу (в скобках даны значения величины Кн при прикосновении двумя руками к местам, находящимся под напряжением).
Рис.3.4.1 Основные факторы, определяющие степень поражения человека электрическим током
Если при прикосновении двумя руками к установке, находящейся под напряжением 220В, 50Гц Кн=0,4 то смертельная величина тока, согласно /3.1/, равна 200 мА(рис.3.4.2.)..
Условия поражения электрическим током
Электродвигатели строительных машин и механизмов и других различных электроустановок питаются трехфазным током, напряжением 380/200В, а осветительные приборы – однофазным током с напряжением 220/127В.
Ток может подаваться:
- по четырехпроводной сети с изолированной нейтралью;
- по четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью;
- по трехпроводной сети с изолированной нейтралью;
- по трехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью.
Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через большое сопротивление, соизмеримое с сопротивлением изоляции фазных проводов.
Рис.3.4.2 Схема расположения опасных точек на теле человека.
Сети с изолированной нейтралью применяют в тех случаях, когда имеется возможность контролировать и поддерживать высокий уровень изоляции проводов и когда емкость сети относительно земли незначительна (мало разветвленные сети не подверженные воздействию агрессивной среды, находящихся под постоянным надзором квалифицированного персонала – сети небольших предприятий, передвижных электроустановок и т.д.)
Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная непосредственно к заземляющему устройству или через малое сопротивление.
Сети с глухозаземленной нетралью применяются при значительной протяженности и разветвленности, когда невозможно обеспечить высокий уровень изоляции (высокая влажность, агрессивность среды и т.д.), невозможно контролировать и поддерживать высокий уровень изоляции, либо когда емкостные токи из-за высокой разветвленности достигают опасных значений для человека (сети крупных промышленных предприятий).
Фазные провода А, В, С называются линейными проводами, напряжение между любыми двумя из них 380В.
Степень опасности и возможность поражения электротоком зависят от условий включения в сеть. (рис. 3.4.1)
1. Самым опасным является прикосновение человека к двум различным фазам, находящимся под напряжением. Человек оказывается включенным на полное линейное напряжение в сети и сила тока, проходящего через человека,
(3.4.2)где Uл—линейное напряжение сети, В;
Rr—сопротивление тела человека, Ом.
В этом случае при всех напряжениях в сети сила тока Ir>0,01 А, значительно больше удерживающего тока.
При этом в считанные доли, происходит пробой кожного покрова и по телу человека замыкается электрическая цепь. Особо опасно прохождение тока рядом с жизненно важными органами: сердце, грудная клетка, печень и так далее, что может вызвать фибрилляцию сердца, потерю сознания и привести к летальному исходу.
При двухфазном прикосновении ток, проходящий через человека, практически не зависит от режима нейтрали сети. Следовательно, двухфазное прикосновение является одинаково опасным как в сети с изолированной, так и с заземленной нейтралью (при равенстве линейных напряжений этих сетей).
2. При одновременном соприкосновении человека с линейным и нулевым проводом имеет место однофазное включение. Опасность поражения током в этом случае, по сравнению с линейным, в 1,73 меньше и определяется уравнением
(3.4.3)Первый и второй случаи еще очень опасны и потому, что ток проходит по кратчайшему пути через руки и жизненно важные органы человека, парализуя их работу. Следует отметить, что прикосновение человека двумя руками к разным проводам происходит редко, чаще одной рукой, т. е. при однофазном включении.
Рис.3.4.3 Схема двухфазного включения:
а-сети постоянного и однофазного тока; б-сети трехфазного тока
3. При однополюсном прикосновении к двухпроводной сети величина тока, проходящего через человека,
(3.4.4)где, Rn – сопротивление изоляции пола, Ом;
Rоб – сопротивление изоляции обуви, Ом.
4. При однофазном (однополюсном) прикосновении в сети с глухозаземленной нейтралью через тело человека пройдет ток.
(3.4.5)где, Rо - сопротивление заземления нейтрали, Ом
Сопротивление заземления нейтрали ничтожно мало и им можно пренебречь
Rо = 0, поэтому,
(3.4.6)т.к. Uф меньше Uл в
, то величина тока поражения будет значительно меньше, чем при двухфазном включении и зависит от величины сопротивления пола и обуви.5. При однофазном включении человека в трехфазную сеть с изолированной нейтралью величина тока, проходящего через человека, будет меньше, чем при аналогичном включении в сети с глухозаземленной нейтралью (при исправной сети). Это связано с тем, что добавляется сопротивление изоляции (RA; RB; RC) и емкости (СA; СB; СC) фаз.
Если пренебречь емкостным сопротивлением, т.е. СA = СB = СC = 0, то
(3.4.7)где, Ru – сопротивление изоляции одной фазы, Ом, RU = RA = RB = RC
а при Rn = Rоб = 0
(3.4.7)В случае заземления нейтрали через человека пройдет меньший ток, т.к. сила тока существенно зависит от состояния изоляции, подбора полов в помещениях, где установлена электроаппаратура, спецобуви и так далее. Например, сухие полы имеют сопротивление до 1 *106 Ом•м.
Не учтение влияния сопротивления пола помещения и обуви может привести к несчастному случаю.
Из сравнения приведенных выше формул видно, что ток, проходящий через человека, при условиях, соответствующих формулам (3.4.3. и (3.4.4), будет меньше, так как при однофазном включении ток не проходит через жизненно важные органы.
Выше рассмотрены условия поражения человека при нормальной работе электросети. В случае аварийных режимов (замыкания корпуса или одной из фаз на землю) ток, которой проходит через тело человека при соприкосновении с исправной фазой определяется
(3.4.9)где, Rк – сопротивление короткого замыкания, Ом
Rк - весьма мало и им можно пренебречь, тогда ток поражения
(3.4.10)т.е. ток поражения равен, практически току поражения при двухфазном включении в электрическую цепь, что очень опасно для человека.
В сетях с глухозаземленной нейтралью срабатывает защита при возникновении короткого замыкания .
Поэтому, можно сделать следующие выводы:
в условиях малой протяженности сети и сохранения постоянного высокого сопротивления изоляции, малой вероятности замыкания на землю (при наличии автоматического контроля изоляции на землю) - сети с изолированной нейтралью менее опасны, чем с глухозаземленной;
в условиях разветвленной сети с глухозаземленной нейтралью большой протяженности, когда нет возможности поддерживать постоянно высокий уровень изоляции сети, а при большом количестве потребителей не исключено возникновение замыкания на корпус - сети с глухозаземленной нейтралью имеют преимущество, заключающееся в отсутствии влияния сопротивления сети относительно земли (активного емкостного) на ток поражения и автоматическом отключении участка с поврежденной изоляцией при замыкании на корпус.