10. По заданию учителя, который задает параметры сети и схему прикосновения человека к проводам или предметам, находящимся под напряжением, оцените опасность поражения электрическим током.
И.На автомобилях используется постоянный электрический ток напряжением 12В. Отрицательный полюс автомобиля соединен с кузовом автомобиля, положительный — с изолированной электропроводкой. Оцените опасность такого тока для человека.
1.4. Шаговое напряжение.
Представим себе, что произошел обрыв провода, например, линии электропередач. Провод, находящийся под напряжением, оказался замкнутым на землю. Электрический ток при этом начинает стекать в землю, и участок земли вокруг провода оказывается под электрическим потенциалом, причем, чем дальше от точки контакта провода с землей, тем меньше потенциал земли. Если человек будет проходить по такому участку, его ноги за счет шага могут оказаться на различном удалении от точки замыкания провода на землю, а значит, под различными электрическими потенциалами. Разность потенциалов, под которыми находятся ноги человека, создает электрическое напряжение (шаговое напряжение, которое вызывает электрический ток, протекающий через тело человека, по пути «нога—нога»). Воздействие этого тока может привести к электротравме. Особенно опасно шаговое напряжение при замыкании на землю высоковольтного провода. Шаговое напряжение менее опасно, чем напряжение, под которым оказывается человек при прикосновении к проводникам. Во-первых, потому что величина возникающей разницы потенциалов меньше, а во-вторых, путь протекания тока «нога—нога» менее опасен, чем «рука—рука» или «рука—нога». Однако отмечено немало случаев поражения людей и животных при воздействии шагового напряжения. Дело в том, что под действием тока в ногах возникают судороги, человек падает, и цепь тока замыкается вдоль его тела через дыхательные мышцы и сердце, причем при падении он может замкнуть точки с большей разницей потенциалов, так как его рост больше длины его шага.
Если вы не уверены, что провод не находится под напряжением, не приближайтесь к нему и обходите его подальше.
Вопросы выходного контроля.
1. Объясните, почему возникает шаговое напряжение?
2. Как зависит величина шагового напряжения от размера шага?
3. Расскажите о ваших действиях при обнаружении лежащего на земле электрического провода.
4. Как можно уменьшить опасность поражения шаговым напряжением, если необходимо оказать помощь человеку, находящемуся в зоне растекания электрического тока?
1.5.Опасность возникновения пожара из-за неисправности электрооборудования, электросети или неправильного их использования.
Причины возникновения пожара от электрического тока:
1) электрическая дуга, возникающая при коротком замыкании, за счет своей высокой температуры может привести к воспламенению расположенных вблизи материалов и пыли;
2) короткое замыкание без возникновения электрической дуги;
3) включение в электрическую сеть оборудования или нагревательных устройств большой электрической мощности (перегрузки);
4) плохой контакт в электрических соединениях (розетках, вилках), приводящий к их разогреву.
Рассмотрим, почему это происходит? Короткое замыкание — это замыкание цепи проводником с очень небольшим электрическим сопротивлением. При прохождении тока проводник нагревается. По закону Джоуля—Ленца количество выделяющегося в проводнике тепла пропорционально его электрическому сопротивлению, квадрату силы тока и времени протекания тока:
Q (джоулей) = R • кв.I • t или, т.к. по закону Ома I = U/R,
то Q = (U • t)/R.
Таким образом, если произойдет замыкание электрической цепи малым электрическим сопротивлением (короткое замыкание), через цепь потечет большой ток (ток короткого замыкания), в проводке начнется интенсивное выделение тепла и ее разогрев, что может привести к воспламенению и пожару. Причинами короткого замыкания, как правило, бывают нарушения целостности изоляций или неверное соединение электрической цепи.
После поездки по пыльной дороге отец попросил вас помыть салон автомобиля. Вы не отключили аккумулятор (то есть вся электропроводка находится под напряжением) и, используя мокрую тряпку, приступили к работе. Вода попала под приборную панель и замкнула положительный и отрицательный контакты выключателя. По электропроводу потечет большой ток. В лучшем случае перегорит часть электропроводки, в худшем — она загорится, а от нее может загореться весь автомобиль.
При ремонте электропроводки или электроаппаратуры вы неправильно собрали схему и соединили накоротко фазный и нулевой провод. После включения электричества произойдет короткое замыкание. Перегорит или загорится электропроводка либо электроаппаратура.
Загорание проводки может произойти и по другой причине. Диаметр (площадь сечения) электропровода рассчитан на протекание максимально допустимого тока; чем больше диаметр и меньше длина проводки, тем меньше электрическое сопротивление. Если в сеть включить, например, нагревательное устройство большой электрической мощности, потечет большой ток и проводка может загореться.
В квартире холодно, и вы решили включить электрические обогреватели. В одну розетку вы включили все электрообогреватели общей электрической мощностью 3300 Вт (3,3 киловатт). По проводам, идущим к розетке, потечет большой ток: I = 3300 Вт : 220 В = 15 А. Диаметр провода и розетка рассчитаны на меньший ток. Они начнут разогреваться и могут загореться.
На корпусах розеток, выключателей обычно указывается величина максимально допустимой силы тока.
Для защиты от протекания недопустимых токов, электросеть снабжается защитными устройствами, простейшими из которых являются электрические предохранители — пробки со способной плавиться вставкой или пробки-автоматы, разрывающие цепь при протекании недопустимого тока. Применение пробок несоответствующего номинала не обеспечивает защиту. Нельзя применять неисправные пробки или ремонтировать их путем перемыкания контактов проволокой (устанавливать «жучки»), так как установка слишком толстой проволоки (с небольшим электрическим сопротивлением) или проволоки из тугоплавкого материала может привести к тому, что она не перегорит при превышении допустимого тока, и проводка не будет защищена от сгорания или возникновения пожара.
Если в автомобиле, квартире, электроаппаратуре установлены предохранители, рассчитанные на допустимый ток, больших неприятностей в рассмотренных выше случаях не будет. Сгорит лишь предохранитель.
Для защиты электросети необходимо применять специальные устройства, в частности, предохранители (пробки) только заводского изготовления и соответствующего номинала. Нельзя устанавливать в пробки «жучки».
Вопросы выходного контроля.
1. Каковы причины возникновения пожара при пользовании электрическим током?
2. Каковы причины возникновения короткого замыкания?
4. Для каких целей в электросетях используют плавкие или автоматические предохранители? Как они работают?
5. Почему нельзя применять предохранители, «отремонтированные» путем перемыкания контактов проволокой?
6. Ознакомьтесь с устройством предохранителей и автоматических пробок. Узнайте, где установлены предохранители в вашей квартире.
1.6.Средства защиты от поражения электрическим током.
А) Заземление.
Одним из наиболее распространенных методов защиты человека от поражения электрическим током является использование заземления. Заземление — это соединение корпуса электроустановки проводником с очень небольшим электрическим сопротивлением (не более 4 Ом) с землей.
При нарушении изоляции корпус установки окажется под напряжением, и ток через заземление начнет стекать в землю. При прикосновении человека к корпусу ток будет стекать в землю по двум ветвям цепи — через человека и через заземление. Так как сопротивление человека намного больше сопротивления заземления (0,5-4 Ом), то через тело потечет значительно меньший ток, чем через заземление, то есть доля общего тока, стекающего через человека, будет мала. Это уменьшает опасность поражения электрическим током. Обязательное требование к заземлению — малое электрическое сопротивление заземляющего проводника.
Однако следует помнить, что заземление может не обеспечить достаточной защиты, особенно при высоких напряжениях и если заземление выносное, то есть точка стекания тока в землю удалена от установки.
Рассмотрим работу заземления на конкретных цифровых примерах. В сети с заземленным нулевым проводом при попадании напряжения на корпус электрической установки ток через заземление потечет по цепи и будет по закону Ома равен:
I(заземления) = U : (R(нулевой провод)+ R(заземления)).
Если сопротивление заземления нулевого провода Rо = 10 Ом (как правило, Rо < 10 Ом), а электрическое сопротивление заземления корпуса электрического устройства Rз = 4 Ом, то через заземление потечет ток:
I(заземления) = 220В : (10+4) » 15,7 А.
Корпус, а, следовательно, и человек (если заземление выносное — заземлитель более чем на 20 м удален от человека) находятся под напряжением:
Uк = I (заземления) • Rз =15,7 • 4 » 62,8 В.
Ток, который потечет через человека, прикоснувшегося к корпусу:
Iч = U (корпуса) : (R(человека)+R(обор.)+R(основное), приняв
R(человека)=1000 Ом, R(обор.) и R(основное)=0, получим
I(человека)=62,8 :1000=0,0628 А =62,8 мА.
Этот ток представляет опасность для человека, но все же меньше, чем при отсутствии заземления.
В наиболее распространенных четырехпроходных сетях с заземленным нулевым проводом заземление не обеспечивает полную защиту человека от поражения электрическим током, а лишь уменьшает его величину и, следовательно, снижает вероятность и тяжесть поражения. Чем меньше сопротивление заземления, тем меньше опасность поражения электрическим током.