Однофазное прикосновение

Однофазное (однополюсное) прикосновение (рис. 2.2 и 2.3) происходит во много раз чаще, чем двухфазное прикосновение, но является менее опасным, поскольку напряжение, под которым оказывается человек не превышает фазного напряжения сети и ток через тело человека меньше в 1,73 раза. Кроме того, на этот ток большое влияние оказывает режим нейтрали источника тока, сопротивление изоляции проводов сети относительно земли, сопротивление земли, сопротивление основания (пола), на котором стоит человек, сопротивление его обуви и некоторые другие факторы.

В сети с заземлённой нейтралью (рис. 2.2), цепь тока, проходящего через человека включает в себя, кроме сопротивления тела человека, ещё и сопротивление его обуви, сопротивление пола, а также сопротивление заземления источника тока. Причём все эти сопротивления включены последовательно.

Ток, проходящий через тело человека в этом случае будет определяться по формуле:

(2.3)

Наиболее неблагоприятный случай будет, когда человек, прикоснувшийся к фазному проводу, имеет на ногах токопроводящую обувь (сырую или подбитую металлическими гвоздями) и стоит непосредственно на сырой земле или на токопроводящем (металлическом) полу (или на заземленной металлической конструкции). В этом случае R_об = и R_n=0.

Ток, проходящий через тело человека будет определяться по формуле:

(2.4)

Обычно сопротивление заземления нейтрали (R₀) во много раз меньше сопротивления тела человека (R_h) и не превышает 10 Ом, им можно пренебречь, и тогда ток через тело человека можно определить по формуле:

Так, в сети с фазным напряжением 220 В при R_h=1000 Ом, ток через человека будет:

Этот ток также смертельно опасен для человека.

В случае. когда человек имеет на ногах непроводящую обувь (например, диэлектрические галоши) и стоит на изолирующем основании (например, на деревянном полу), то принимая R_об= 45000 Ом и R_n=100000 Ом, получим:

Этот ток не опасен для человека.

В действительных условиях диэлектрическая обувь и изолирующие основания обладают значительно большими сопротивлениями, и ток, проходящий человека, будет ещё меньше.

В сети с изолированной нейтралью ток (рис. 2.3), проходящий через человека в землю, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов сети, которая в исправном состоянии обладает большим сопротивлением.

С учётом сопротивления обуви (R_об) и пола (R_n), на котором стоит человек, включенных последовательно сопротивлению тела человека (R_h), ток, проходящий через человека, определяется по формуле:

(2.5)

При наиболее неблагоприятном случае (R_об и R_n=0) уравнение упростится и примет вид:

(2.6)

Для случая сети с U_ф=220 В при R_из=90000 Ом и R_h=1000 Ом ток через тело человека будет равен:

Этот ток будет ощутимым, но не смертельным для человека.

На основании вышеизложенного, можно сделать вывод, что в сети с изолированной нейтралью условия безопасности находятся в прямой зависимости от сопротивления изоляции проводов сети относительно земли, (чем лучше изоляция, тем меньше ток, проходящий через тело человека).

Кроме того, в сети с изолированной нейтралью, ток через человека, прикоснувшегося к фазному проводу будет ограничиваться сопротивлением обуви и пола.

При R_об=45000 Ом и R_n=100000 Ом ток через человека:

Этот ток практически безопасен для человека.

Таким образом, при прочих равных условиях прикосновение человека к одной фазе в сети с изолированной нейтралью менее опасно, чем в сети с заземленной нейтралью.

Если человек прикасаться к нетоковедущим частям (к корпусу) электроустановки, то ток через него зависит и от сопротивления изоляции между корпусом и токоведущими частями. В большей степени эта зависимость проявляется при прикосновении к корпусу однофазного электроприемника в сети с глухозаземленнойнейтралью. Схема замещения для этого случая приведена на рис. 2.4, где R_н –сопротивление нагрузки, R_из – сопротивление изоляции между корпусом и токоведущими частями электроприемника.

Из схемы видно, что R_из представляет собой дополнительное сопротивление в цепи тела человека, поэтому ток через человека будет определяться выражением:

(2.7)

Сопротивление изоляции в этом случае (при малом R₀) должно удовлетворять условию:

R_из> -R_h (2.8)

В этом случае человек не будет ощущать воздействие электрического тока при обслуживании электроустановки.

Таким образом, на безопасность электроустановок значительное влияние оказывают сопротивления изоляции токоведущих частей относительно земли и корпусов электроустановок. Эти сопротивления нормируются. В ряде случаев нормируются не сопротивления изоляции, а токи, определяемые ими (токи утечки).