Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе

Пусть мы имеем оборудование, например электродвигатели, которые заземлены с помощью одиночного заземлителя (электрода) (рис. 2.12). При замыкании на корпус одного из этих двигателей на заземлителе и всех присоединенных к нему металлических частях, в том числе на корпусах двигателей, появится потенциал  _з. Поверхность земли вокруг заземлителя также будет иметь потенциал, изменяющийся по кривой, зависящей от формы и размеров заземлителя (электрода).

Рис. 2.12. Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе :

1 — потенциальная кривая: 2 — кривая, характеризующая изменение U_пр при изменении х.

 

Напряжение прикосновения для человека, касающегося заземленного корпуса двигателя и стоящего на земле (см. случай 3 на рис. 2.12), определяется отрезком АВ и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем (чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U_пр и наоборот).

Так, при наибольшем расстоянии, т. е. при х  , а практически при х  20 м (случай 1 на рис. 2.12) напряжение прикосновения имеет наибольшее значение: U_пр= _з; при этом ₁ = 1.

Это — наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х, т. е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе (случай 2 на рис. 2.12), U_пр = 0 и ₁ = 0.

Это — безопасный случай, т.к. человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя  _з.

При других значениях х в пределах 0 — 20 м (случай 3) U_пр плавно возрастает от 0 до  _з, a  ₁ — от 0 до 1.

В практике устройства защитных заземлений интерес представляют максимальные значения напряжений прикосновения.

Напряжение шага при одиночном заземлителе с учетом сопротивления основания.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, принимаемым равным 1 м, на которых одновременно стоит человек, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:

                                                            U_ш = I_h R_h,                                                                                    (2.42)

где I_h — ток, проходящий через человека по пути нога — нога, A; R_h — сопротивление тела человека, Ом.

В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др.— интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя.  Без учета сопротивления растеканию тока основания напряжением шага будет являться разность потенциалов  _х, В, и  _х+а , В, двух точек на поверхности земли в зоне растекания тока, которые находятся на расстоянии х и (х + а) от заземлителя и на расстоянии шага а одна от другой и на которых стоит человек (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Напряжение шага при одиночном заземлителе

Таким образом, напряжение шага, В, будет:

                                                               U_ш = _х   _х+а.                                                                      (2.43)

Поскольку  _х, и  _х+а являются частями потенциала заземлителя  _з, то разность их также есть часть этого потенциала. Поэтому выражение (2.43) мы вправе записать в виде:

                                                                            U_ш = _з ₁,                                                                    (2.44)                           

где ₁ — коэффициент напряжения шага или просто коэффициент шага, учитывающий форму потенциальной кривой:

                                                                                                                                     _(2.45)

_{Напряжение шага определяется отрезком АВ (рис. 2.15), длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т. е. от типа заземлителя, и изменяется от максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя:}