Электробезопасность

1. Действие тока на организм.
В 1862 г. ДеМеркю дал подробное описание электрических травм. В 20 в. австрийский врач сделал вывод, что человек легко может погибнуть от эл. тока, но его трудно убить эл. током.
Проходя через тело человека, ток оказывает следующее действие
1) термическое (ожоги и т.п.);
2) электролитическое (разложение электролитов);
3) механическое (судорожное сокращение мышц, отбрасывание, отдергивание);
4) биологическое (спазм, судороги, специфическое воздействие на сердечно-сосудистую систему — эффект фибрилляции).
Различают
1) местные эл. травмы (эл. ожог, перегрев внутренних органов, эл. знаки — место входа эл. тока в организм, механические повреждения, металлизация кожи, электроофтальмия);
2) общие эл. травмы (эл. удар — процесс возбуждения живых тканей организма эл. током, сопровождается судорожным сокращением мышц).
2. Пороговые значения токов.
По мере увеличения величины тока организм человека отвечает соответствующими реакциями. Можно выделить 3 основные реакции
Ощущение тока.
Судорожное сокращение мышц.
Фибрилляция сердца.
Со 2) и 3) начинается опасность смертельного исхода.
Минимальные значения токов, вызывающих основные реакции, называются пороговыми значениями токов.
В связи с этим различают токи
ощутимые,
не отпускающие,
фибрилляционные,
и, соответственно, их пороговые значения.
Считается, что поражения переменным током сильнее, чем постоянным током.
Для переменных токов пороговые значения
0,6 — 1,5 мА — для ощутимых токов;
6 — 20 мА — для неотпускающих токов;
100 мА — для фибрилляционных токов.
В электроустановках за «смертельный» порог берется значения фибрилляционного тока.
Для каждого порогового значения тока существует минимальное допустимое время воздействия
10 мин — для ощутимого тока;
3 сек — для неотпускающего тока;
1 сек — для фибрилляционного тока.
Факторы, влияющие на исход электротравм
1). Сила тока
2). Время протекания
3). Путь тока через организм человека
Наиболее часто встречающиеся пути
1. нога-нога — 0,4% энергии проходит через сердце.
2. рука-рука — 0,4 — 3,3% (наиболее опасный путь прохождения)
3. рука-нога — занимает промежуточное положение м/у 1 и 2
4). Место вхождения тока в организм (действие тока на организм усиливается при замыкании контактов в акупунктурных точках (зонах))
5). Состояние организма человека (прежде всего, нервной системы)
6). Условия окружающей среды (температура, влажность)
Повышенная температура, влажность повышают опасность поражения эл. током. Чем ниже атмосферное давление, тем выше опасность поражения.
3. Простейшая схема электрического сопротивления человека.

Кожа действует как конденсатор (большое сопротивление).

Величина эл. сопротивления меняется в зависимости от напряжения

Ra = 1000 Ом = 1 кОм
Rh =40 кОм — сопротивление человека
4. Схема двухполосного прикосновения.

Jh — сила тока (при таком значении человек находится в безопасности);
Uл — линейное напряжение;
Uф — фазное напряжение.
Однофазное прикосновение.
Типы электрических сетей
Согласно правилу устройства электроустановок (ПУЭ) разрешены 4 вида эл. сетей
до 1000 В
с изолированной нейтралью
с заземленной нейтралью

rH — сопротивление заземления нейтрали
Свыше 1000 В
с изолированной нейтралью
с заземленной нейтралью
Будем изучать 1) тип эл. сетей.
В сетях свыше 1000 В в аварийных ситуациях возникают большие токи замыкания, в результате которых эл. цепь размыкается (сгорает).
Однополосное прикосновение в сетях с изолированной нейтралью.

r — сопротивление фазы.
По требованию безопасности
r ≥ 0,5 МОм
Прикосновение в сетях с заземленной нейтралью (при однофазном прикосновении).

(иногда используют r0)

rH ≤ 4 Ом — сопротивление заземления нейтрали.
,
где rП — сопротивление пола,
rоб — сопротивление обуви,
rод — сопротивление одежды.
Двухполосное сопротивление считается наиболее опасным.
Сети с изолированной нейтралью используются для питания небольших лабораторий.
Приведенные формулы справедливы для работы установок в нормальном режиме (т.е. при сохранении нормативных значений сопротивления изоляции).
В аварийных ситуациях человек попадает под действие линейного напряжения (при неисправности фаз). К аварийным режимам относятся режимы, для которых характерно следующее
происходит случайно эл. соединение частей электроустановки, находящейся под напряжением, с землей или заземленными конструкциями;
появление напряжения на частях (корпусах) оборудования.
В 1) случае возникает явление стекания тока в землю

Потенциал токоведущей части падает до потенциала j3, где j3 = J3 · r3,
где J3 — ток замыкания,
r3 — сопротивление цепи в точке заземления.
Далее потенциал начинает снижаться. (На расстоянии 20 м. j » 0).
В связи с этим возникают следующие понятия
1). Напряжение прикосновения — напряжение между 2-мя точками цепи тока, которых одновременно касается человек.
В устройствах заземления и зануления

Uпр. = j3 — j = j3 — (1 — ) = j3 · α
0 < α ≤ 1 2). Напряжение шага — разность потенциалов между точками цепи тока, находящихся на расстоянии 0,8 м.
,
где β — коэффициент шагового напряжения.
Напряжение шага зависит от потенциала замыкания свойств грунта (удельного сопротивления грунта).