2 Вопрос. Схемы включения человека в электрическую цепь

Прежде чем перейти непосредственно к рассмотрению донного вопроса целесообразно вспомнить, что же собой представляет система электроснабжения производственных, жилых и других объектов. Как известно, в большинстве случаев таковой является трёхфазная система электроснабжения — частный случай многофазных систем электрических цепей, в которых действуют созданные общим источником синусоидальные ЭДС одинаковой частоты, сдвинутые друг относительно друга на определённый угол, называемый фазой. В трёхфазных системах этот угол равен 120 градусам. Обозначаются фазы в РФ латинскими буквами A, B и C.

Данная система электроснабжения дает возможность получения в одной установке двух рабочих напряжений — фазного и линейного, и двух уровней мощности при соединении на «звезду» или «треугольник».

Благодаря этим преимуществам, трёхфазные системы наиболее распространённые в современной электроэнергетике.

А. Схема соединений трехфазных цепей «звезда».

Звездой называется такое соединение, когда концы фаз обмоток генератора (G) соединяют в одну общую точку, называемую нейтральной точкой или нейтралью. Концы фаз обмоток приёмника (M) так же соединяют в общую точку. Провода, соединяющие начала фаз генератора и приёмника, называются линейными. Провод, соединяющий две нейтрали, называется нейтральным.

Трёхфазная цепь, имеющая нейтральный провод, называется четырёхпроводной. Если нейтрального провода нет — трёхпроводной.

Если сопротивления Za, Zb, Zc приёмника равны между собой, то такую нагрузку называют симметричной.

• Особенностью при симметричной нагрузке в трёхфазной системе является питание потребителя фазным напряжением даже при отсутствии нейтрального провода. В случае несимметричной нагрузки, при обрыве рабочего нуля нагрузка оказывается под линейным напряжением, что зачастую является причиной вывода из строя бытовой электроники в квартирных домах. Так как сопротивление потребителя остаётся константой, то согласно закону Ома при возрастании напряжения, сила тока, который будет иметь место у потребителя, окажется гораздо больше максимально допустимого значения, что и вызовет сгорание и/или выход из строя питаемого электрооборудования.

Напряжение между линейным проводом и нейтралью (Ua, Ub, Uc) называется фазным. Напряжение между двумя линейными проводами(UAB, UBC, UCA) называется линейным. Для соединения обмоток звездой, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Б. Схема соединений трехфазных цепей «треугольник».

Треугольник — такое соединение, когда конец первой фазы соединяется с началом второй фазы, конец второй фазы с началом третьей, а конец третьей фазы соединяется с началом первой.

Для соединения обмоток треугольником, при симметричной нагрузке, справедливо соотношение между линейными и фазными токами и напряжениями:

Схемы включения человека в электрическую цепь. Все случаи поражения человека электрическим током, т. е. прохождения тока через человека, являются следствием его включения в электрическую цепь сети. Как правило, это прикосновение не менее чем к двум точкам электрической цепи, между которыми существует некоторое напряжение. Так как земля является проводником и всегда имеет электрическую связь с сетью электроснабжения, то между нею и различными точками электрической сети всегда существует разность потенциалов, т. е. напряжение. Следовательно, человек, находящийся на земле, всегда касается одной из точек электрической цепи и, прикасаясь ко второй её точке, замыкает электрическую цепь, по которой протекает ток. Наиболее характерными являются две схемы включения: между двумя фазами (двухполюсное прикосновение) — рис. 12.2, а и между одной из фаз и землей (однополюсное прикосновение) — рис. 12.2,6.

Из уравнения (12.3) Можно сделать вывод, что чем лучше изоляция проводов относительно земли, тем меньше опасность однополюсного прикосновения человека к проводу. Утечка тока через изоляцию не должна превышать 0,001 А. Изоляция должна обладать механической прочностью, температурной стойкостью и достаточной стойкостью к агрессивной среде.

Сопротивление изоляции в электроустановках напряжением до 1000 В должно быть не менее 0,5 Мом.

Систематическая проверка сопротивления изоляции оборудования является обязательной. Конкретные сроки периодической проверки сопротивления изоляции устанавливаются ответственным за электрохозяйство на предприятии (в электроустановках напряжением до 1000 В контроль состояния изоляции должен проводиться не реже 1 раза в 3 года).

Наиболее распространены электрические сети трехфазного тока с напряжением до 1000 В: трехпроводная с изолированной нейтралью и четырехпроводная с глухозаземленной нейтралью.

В трехфазной сети с изолированной нейтралью (рис. 12.3) ток, проходящий через тело человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

Это уравнение показывает, что в сетях с изолированной нейтралью опасность для человека, прикоснувшегося к одному из фазных проводов в период нормальной работы сети, зависит от сопротивления изоляции проводов относительно земли: с увеличением сопротивления опасность уменьшается.

П ри аварийном режиме, когда имеет место замыкание фазы на землю (R_из = 0), человек оказывается под линейным напряжением сети и ток, протекающий через тело человека, может быть опасным.

В трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью (рис. 12.4) цепь тока, проходящего через тело человека, включает в себя помимо сопротивления тела человека еще и сопротивление его обуви, участка пола (основания), на котором стоит человек, а также сопротивление заземления нейтрали источника тока (генератора или трансформатора). Все эти сопротивления включены последовательно.

Если человек обут в токопроводящую обувь и стоит на токопроводящем полу, т. е. когда можно принять R_об = О и R_п = 0, то сила тока, проходящего через тело человека, будет равна

Поскольку R_о,как правило, не превышает 10 Ом, то им без ущерба для точности подсчета можно пренебречь, тогда сила тока, проходящего через тело человека, в самом неблагоприятном случае будет равна

Из этого выражения следует, что в рассматриваемом случае человек оказывается под фазным напряжением, и сила тока, проходящего через тело человека, не зависит от сопротивления изоляции фаз.