2.3. Напруга кроку

Напругою кроку називається напруга між двома точками кола струму (різниця потенціалів точок дотику), які знаходяться одна від іншої на відстані кроку, на яких водночас стоїть людина.

На рис. 2 показано визначення напруги між точками на поверхні землі (чи іншої основи, на якій стоїть людина) в зоні розтікання струму з одиночного півкульового заземлювача. В цьому випадку напруга кроку буде визначатися як різниця потенціалів _х і _х+а між двома точками на поверхні землі в зоні розтікання струму, які знаходяться на відстані х і х+а від заземлювача і на відстані кроку одна від іншої і на яких водночас стоїть людина. При цьому довжина кроку а приймається рівною 0,8 м. Таким чином, напруга кроку U_к, В, буде

(2.6)

де ₁ - коефiцiєнт напруги кроку, який враховує форму потенцiйної кривої:

₁=(_х-_х+а)/_з 1.

Рис 2. Напруга кроку при одиночному півкульовому заземлювачі

Так як різниця потенціалів між двома точками, на яких стоїть людина, ділиться між опором тіла людини R_h і опором послідовно з‘єднаними з ним опором взуття R_вз та опором розтікання основи R_осн, то

_з₁= I_h(R_h + R_вз + R_осн)=I_hR_пов= I_hR_hR_пов/R_h, (2.7.)

де R_пов = R_h + R_вз + R_осн- повний опір людини.

В свою чергу I_hR_h=U_кр.

Таким чином, вираз для напруги кроку з урахуванням падіння напруги в опорі взуття та опорі основи, на якій стоїть людина, згідно (2.7.) прийме вигляд

U_кр=_з₁₂, ( 2.8.)

де- коефiцiєнт, що враховує падiння напруги у додаткових опорах ланцюгiв людини:

₂ = R_h/R_пов = R_h/(R_h + R_вз + R_осн).

Висновки

1. Чим ближче знаходиться людина до заземлювача, по якому протікає струм замикання, тим більша напруга кроку діє на неї. Тому не рекомендуються підходити до місця замикання без використання спеціальних захисних засобів ближче як на 5... 6м.

2. Чим круча потенціальна крива заземлювача, тим більша напруга кроку. Це характерно для одиночних заземлюва­чів будь-якої форми, а також для групових, які мають велику від­стань між сусідніми заземлювачами (10 м і більше).

3. Небезпека ураження знижується внаслідок зменшення напруги кроку і струму, який проходить через людину, при збільшенні опору основи, на якій стоїть людина. Тому в якості ефективних за­ходів захисту раціонально використовувати діелектричні боти, калоші, а також покриття поверхні землі гравієм, укладання діелек­тричних килимків і т.п.

При замиканні на землю через корпус заземленого обладнання корпус також опиниться пiд потенцiалом за­землювача. У випадку дотику до корпусу людина опиниться пiд напругою дотику.

2.4. Напруга дотику

Напруга дотику U_д - напруга (різниця потенцiалiв) мiж двома точками кола струму, яких одночасно торкається людина (рис. 3).

При захисному заземленні, зануленні одна з цих точок має потенціал заземлювача _з , а інша – потенціал основи в тому місці де стоїть людина, _осн. В цьому випадку напруга дотику буде

U_д = _з - _осн = _з₁ , (2.9.)

де ₁ – коефіцієнт напруги дотику, який враховує форму потенціальної кривої:

₁=(_з - _осн)/_з1.

По аналогії з напругою кроку вираз для наруги дотику з урахуванням падіння напруги на взутті та основі буде мати вигляд

U_д =_з₁_2, (2.10)

де ₂ - коефiцiєнт, що враховує падiння напруги у додаткових опорах ланцюгiв людини:

₂ = R_h/R_пов = R_h/(R_h + R_вз + R_осн)

R_пов – повний опір людини.

Розглянемо випадок, дотику людини до корпусів електродвигунів, які заземлені за допомогою одиночного півкульового заземлювача (рис. 3.). При замиканні на корпус в одному з цих двигунів, на заземлювачі і всіх приєднаних до нього металевих частинах, в тому числі на корпусах двигунів, з'явиться потенціал _з. Поверхня землі навколо заземлювача також буде мати потенціал, що змінюється по кривій, що залежить від форми і розмірів заземлювача

Рис.3. Напруга дотику при одиночному заземлювачі:

1- потенціальна крива; 2 – крива, яка характеризує зміну напруги U_дот

Напруга дотику для людини, яка дотикається до заземленого корпуса двигуна і стоїть на землі (рис. 3.), визначається відрізком АВ і залежить від форми потенційної кривої і відстані а - між людиною і заземлювачем: чим далі від заземлювача знаходиться людина, тим більше U_д і навпаки.

Так, при найбільшій відстані, тобто при х = , а практично при х  20м (випадок 2 на рис. 3.) напруга дотику має найбільше значення: U_д = _з; при цьому ₁=1.

Це — найбільш небезпечний випадок дотику.

При найменшому значенні х, тобто коли людина стоїть безпосередньо на заземлювачі (випадок 3 на рис. 3.), U_д= 0; при цьому ₁=0.

Це — безпечний випадок: на людину напруга практично не впливає, хоча віна знаходиться під потенціалом заземлювача _з.

При інших значеннях х в межах 0 - 20м (випадок 1) U_д плавно зростає від 0 до до _з. Крива напруги дотику є дзеркальним відображенням кривої зміни потенціалу основи.

Висновки

1. З віддаленням від заземлювача напруга дотику збільшується і стає практично рівною з напругою заземлювача на відстані 20 м і більше від нього.

2. Небезпека ураження знижується внаслідок зменшення напруги дотику і струму, який проходить через тіло людини. Силу струму мож­на зменшити збільшенням опору основи, використовуючи діелектричні боти, калоші і покриваючи землю гравієм і т.п.

3. Для зменшення напруги дотику /напруги кроку/, необхідно, щоб крива розподілу потенціалів в зоні розтікання була, по можливості, більш похилою. Це досягається вирівнюванням потенціалів за допомогою пристроїв заземлення у вигляді замкнутих контурів, або ж у вигляді металевої сітки під площею, на якій встановлено електрообладнання.