1.2. Напряжение шага

В области защитных устройств от поражения током интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли в зоне растекания тока с заземлителя.

Напряжение шага - напряжение между двумя точками земли, обусловленное растеканием тока замыкания на землю, при одновременно касании их ногами человека

В (10)

где - потенциал на поверхности земли в зоне растекания тока на расстоянии (х+a)от заземлителя, В. Длина шага а принимается равной 0,8 м.

- коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой:

(11)

Коэффициент напряжения шага, учитывающий форму потенциальной кривой, зависит от формы и конфигурации заземлителя положения относительно заземлителя точки, в которой он определяется.

При одиночном полушаровом заземлителе

(12)

, B (13)

Напряжение шага зависит от формы потенциальной кривой, т.е. от типа заземлителя, и изменяется от некоторого максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя.

Наибольшие значения () ибудут при наименьшем расстоянии от заземлителя, когда человек одной ногой стоит непосредственно на заземлителе, а другой на расстоянии шага от него.

При x=∞ (практически при x≥20 м) =0 и=0 же результат получим и вблизи заземлителя, если а=0, те. Когда ступни ног человека находятся рядом или на одной эквипотенциальной линии, а следовательно, на одинаковом расстоянии от заземлителя.

При наименьшем значении x = r, т.е. когда человек одной ногой стоит на заземлителе, а другой - на расстоянии (r+a) от его центра

(14)

, B (15)

Напряжение шага - это падение напряжения в сопротивлении тела человека и основания, на котором он стоит (земля, пол и т.п.), вернее тех его участков, с которыми имеют контакт подошвы ног человека (сопротивление обуви, носков и т.п. в данном случае не учитывается).

Таким образом, разность потенциалов между двумя точками, на которых стоит человек, делится между сопротивлений тела человека и последовательно соединенным с ним сопротивлением растеканию основания, на котором он стоит

, В (16)

где - ток, протекающий через тело человека по пути нога-нога, А;

- сопротивление тела человека, Ом.

Сопротивление тела человека изменяется в широких пределах (от 400 до 100000 Ом) в зависимости от состояния кожи (сухая, влажная, чистая, поврежденная и т.п.), плотности контакта, площади контакта, тока, протекающего через тело человека, и напряжения прикосновения, а также от времени воздействия тока на человека.

Сопротивление основания в действительных условиях в ряде случаев бывает довольно высоким. В данном случае сопротивление основания складывается из двух последовательно сое­диненных сопротивлений растеканию ног человека

R_осн =2 R_h, Ом (17)

где R_h - сопротивление растеканию ноги человека, Ом.

Ток, протекающий через тело человека

, А (18)

где U_ш - напряжение шага, В.

Следовательно,

, В (19)

Откуда

, В (20)

Или

, В (21)

где - коэффициент напряжения шага, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:

(22)

Подошвы обуви человека, создающие контакт с основанием можно уподобить дисковому заземлителю, лежащему на поверхности земли. Если площадь подошвы одной ноги принят равной 0,0225 м², то диаметр d эквивалентного ей диска буде равен 0,17 м, а сопротивление растеканию тока составит

(23)

C учетом этого

(24)

(25)

После сокращения в окончательном виде

(26)