С заземленным полюсом (а) и эквивалентная схема замещения (б)

Трехфазные сети переменного тока могут быть выполнены по схеме с изолированной нейтралью (рис. 3.11).

Рис. 3.11. Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть

С изолированной нейтралью

На схеме R₁, R₂, R₃ - сопротивление изоляции; С₁, С₂, С₃ - емкости фаз сети относительно земли.

Это включение образует замкнутую электрическую цепь: обмотка трансформатора первой фазы – провод 1 – человек – земля – активное сопротивление и емкость второй и третьей фаз – провод 2,3 – обмотки трансформатора второй и третьей фаз.

При равенстве изоляции фаз R₁ = R₂ = R₃ = R и емкостей С₁ =С₂ = С₃ = С могут возникнуть два различных по опасности случая поражения электрическим током.

Первый – когда сеть имеет малую протяженность и разветвленность электрических проводов. В этом случае емкость фаз относительно земли можно считать равной нулю, и тогда значение тока, проходящего через человека при однофазном включении, будет определяться зависимостью:

. (3.23)

Из выражения (3.23) следует, что при U_ф= 380 В, R_ч = 1000 Ом, R = 0,5 МОм ток I_ч, проходящий через человека, будет равен 2,2 мА. Такой ток ощущается человеком, но не является опасным.

Из зависимости (3.23) следует также, что в этом случае основным фактором, ограничивающим величину тока, проходящего через человека, является сопротивление изоляции. Опасность поражения электрическим током при напряжении U_ф= 380 В возникает при снижении сопротивления изоляции ниже 0,15 МОм, при этом величина тока составит 7,45 мА.

Второй случай – когда электрическая сеть обладает большой емкостью, т.е. когда емкостное сопротивление Хс значительно меньше активного сопротивления изоляции R, что имеет место в протяженных кабельных линиях. Ток, протекающий через тело человека при трехфазном включении, можно определить по выражению:

. (3.24)

При U_ф = 220 В, R_ч = 1000 Ом, f = 50 Гц и С = 0,5 мкФ ток I_ч, = 110 мА, т.е. достигает значений, вызывающих фибрилляцию сердца. Таким образом, из зависимости (2.24) следует, что сопротивление изоляции практически не защищает человека от поражения электрическим током.

Трехфазные сети с глухозаземленной нейтралью и нулевым проводом получили наибольшее распространение, так как позволяют не только питать трехфазные электропотребители, но и получать фазное напряжение (фаза – нуль) для обеспечения включения осветительных приборов и ручного электрифицированного инструмента.

Из рис. 3.11 следует, что при таком включении человека в электрическую сеть замкнутая цепь образуется при прохождении тока по фазе 1 – человек – земля – сопротивление R_o - обмотка трансформатора фазы 1. Ток, протекающий через человека в данной цепи, будет определяться зависимостью:

I_ч = (3.25)

и опасность поражения электрическим током будет всецело определяться напряжением питающей сети U_ф и сопротивлением человеческого тела R_ч.

В реальных условиях при включении человека по схемам рис. 3.10 и 3.11 последовательно сопротивлению R_ч включается сопротивление обуви R_об, сопротивление пола R_п, сопротивление растекания тока с ног человека на землю R_н.

Рис. 3.12. Схема однофазного включения человека в трехфазную сеть