Les schémas de connexion d'une personne à un circuit de courant peuvent être différents:
· Entre deux fils;
· Entre le fil et la terre;
Entre deux fils et la terre en même temps, etc.
Cependant, les plus typiques sont les deux premiers schémas. En ce qui concerne les réseaux CA triphasés, le premier circuit est généralement appelé connexion biphasée, et le second monophasé.
Commutation biphasée, c'est-à-dire toucher une personne simultanément à deux phases (figure 11.3.), en règle générale, est plus dangereux que monophasé, car la plus grande tension de ce réseau est appliquée au corps humain - linéaire, et donc un courant plus important traversera la personne, dont la force est déterminée par la formule:
où I h est la force du courant traversant le corps humain, A; U l \u003d 1,73 U f - tension de ligne, c'est-à-dire tension entre les fils de phase du réseau, en; U f - tension de phase, V; R h - résistance du corps humain, Ohm.
Figure: 11.3 Schéma de raccordement biphasé
une personne dans un circuit de courant dans un réseau triphasé
Il est facile de voir qu'avec une connexion biphasée, le courant traversant une personne ne dépend pratiquement pas du mode neutre du réseau, par conséquent, une connexion biphasée est tout aussi dangereuse dans un réseau avec des neutres isolés et mis à la terre.
La commutation monophasée se produit beaucoup plus souvent, mais elle est moins dangereuse que biphasée, car la tension sous laquelle une personne se trouve ne dépasse pas la tension de phase, c'est-à-dire moins linéaire de 1,73 fois. De plus, la valeur de ce courant est également influencée par le mode neutre de la source de courant, la résistance du sol sur lequel se tient la personne, la résistance de ses chaussures et certains autres facteurs.
Dans un réseau avec un neutre mis à la terre (Figure 11.4), en série avec la résistance du corps humain (R h), la résistance de la chaussure (R environ), la résistance du sol (R n) et la résistance du neutre de la source de courant (R environ) sont incluses.
Figure: 11.4 Schéma d'une connexion humaine monophasée à un circuit de courant dans un réseau triphasé à quatre fils avec un neutre mis à la terre
Compte tenu de ces résistances, la force du courant (I h) traversant une personne sera séparée par la formule:
Je h \u003d 
,
où R h est la résistance du corps humain, Ohm; R environ - résistance de la chaussure, Ohm; R n - résistance de plancher, Ohm; R environ - résistance de terre neutre, Ohm.
En ligne avec neutre isolé (figure.
11.5.), Le courant traversant une personne retourne à la source de courant à travers l'isolation des fils, qui a une grande résistance. La valeur du courant traversant une personne est déterminée dans ce cas par la formule:
Je h \u003d 
,
où R from est la résistance d'isolement d'une phase du réseau par rapport à la terre, Ohm.
Dans un réseau avec un neutre isolé, les conditions de sécurité dépendent directement non seulement de la résistance du sol et des chaussures, mais aussi de la résistance d'isolement des fils au sol: meilleure est l'isolation, moins le courant circule dans la personne.
Figure: 11.5 Schéma d'une connexion monophasée d'une personne à un circuit de courant dans un réseau triphasé avec un neutre isolé
Ainsi, toutes choses égales par ailleurs, une connexion humaine monophasée dans un réseau avec un neutre isolé est moins dangereuse que dans un réseau avec un neutre mis à la terre. Cette conclusion est valable pour le jour des conditions de réseau normales (sans problème). En cas d'accident, lorsque l'une des phases est court-circuitée à la terre, le réseau avec un neutre isolé peut s'avérer plus dangereux, car la résistance d'isolement diminue en raison du vieillissement de l'isolation, de l'humidité et d'autres conditions défavorables. En conséquence, la tension entre toute phase non endommagée et la terre peut augmenter d'une phase à l'autre, tandis que dans un réseau avec un neutre mis à la terre, la tension des phases non endommagées par rapport à la terre n'augmente pratiquement pas, c'est-à-dire reste dans la phase.
Ainsi, la sécurité humaine est assurée haute qualité l'isolement, qui est contrôlé lors des tests préventifs. La surveillance périodique de l'isolement consiste à déterminer la résistance d'isolement de chaque phase par rapport à la terre et entre les phases de chaque section, entre deux fusibles, appareils installés en série ou derrière le dernier fusible.
L'isolation électrique du câblage d'alimentation ou d'éclairage est considérée comme suffisante si sa résistance entre le fil de chaque phase et la terre, ou entre différentes phases dans la zone délimitée par des fusibles connectés en série, est d'au moins 0,5 mégohm (selon les règles des installations électriques).
Fuite permanent le courant à travers le corps humain provoque une sensation douloureuse à l'endroit du toucher et dans les articulations des membres. En règle générale, l'exposition courant continu sur les causes du corps humain des brûlures ou choc douloureux, qui, dans les cas graves, peut entraîner un arrêt respiratoire ou cardiaque.
Dans le cas où une personne touche des réseaux AC monophasés ou biphasés dans n'importe quel mode du réseau par rapport à la terre (isolé de la terre, avec un pôle mis à la terre, avec un point médian mis à la terre), car dans ce cas, le courant traversant une personne n'est déterminé que par la résistance électrique de son corps.
Le degré de danger et le résultat du choc électrique dépendent: circuit électrique; sur le réseau électrique:
triphasé à quatre fils avec neutre mis à la terre;
triphasé avec neutre isolé.
Un choc électrique sur une personne peut être causé par un contact unipolaire (monophasé) ou bipolaire (biphasé) avec la partie sous tension de l'installation.
Une connexion monophasée est moins dangereuse qu'une connexion biphasée, mais elle se produit beaucoup plus souvent et est la principale cause de blessures électriques. Le résultat de la défaite dans ce cas est influencé de manière décisive par le mode neutre du réseau électrique.
Lorsqu'une des phases d'un réseau avec un neutre isolé est touchée en série avec la résistance humaine, la résistance d'isolement et la capacité par rapport à la terre des deux autres phases intactes sont mises en série.
Schéma du contact d'une personne sur une phase d'un réseau avec un neutre mis à la terre
À mesure que la résistance d'isolement augmente, le risque de choc électrique diminue.
Dans le mode de fonctionnement d'urgence du même réseau, lorsqu'un court-circuit phase-terre mort se produit, la tension au point neutre peut atteindre la tension de phase, la tension des phases non endommagées par rapport à la terre devient égale à la tension de ligne. Dans ce cas, si une personne touche une phase, elle sera sous tension linéaire, un courant le traversera le long du chemin "main-pied". Dans cette situation, la résistance d'isolement des fils ne joue aucun rôle dans l'issue de la défaite. Un tel choc électrique est le plus souvent mortel.
Les exemples indiquent que, toutes choses étant égales par ailleurs, une connexion monophasée d'une personne à un réseau avec un neutre isolé est moins dangereuse qu'à un réseau avec un neutre mis à la terre.
Le plus dangereux est une connexion biphasée d'une personne au réseau électrique, car elle tombe sous la tension de ligne du réseau, quels que soient le mode neutre et les conditions de fonctionnement du réseau.
7.9. Durée d'exposition au courant.
La durée d'exposition au courant est souvent un facteur dans le résultat final de la lésion. Plus l'exposition est longue courant électrique sur le corps humain, plus les conséquences de la défaite sont graves. Après 30 s, la résistance du corps humain au flux de courant diminue d'environ 25% et après 90 s - de 70%.
Il a été établi qu'un choc électrique n'est possible que lorsque le cœur est au repos, en l'absence de compression (systole) ou de relaxation (diastole) des ventricules du cœur et des oreillettes. Par conséquent, avec un court laps de temps, l'effet du courant peut ne pas coïncider avec la phase de relaxation complète, cependant, tout ce qui augmente la vitesse de travail du cœur augmente la probabilité d'un arrêt cardiaque avec un choc électrique de toute durée. Ces raisons incluent: fatigue, excitation, faim, soif, peur, alcool, drogues, certains médicaments, tabagisme, maladie, etc.
Depuis la résistance du circuit électrique Rla magnitude du courant électrique traversant une personne dépend de manière significative, la gravité de la lésion est largement déterminée par le schéma d'inclusion de la personne dans le circuit. Les circuits formés lorsqu'une personne entre en contact avec un conducteur de circuits dépendent du type de système d'alimentation utilisé.
Les réseaux électriques les plus courants dans lesquels le fil neutre est mis à la terre, c'est-à-dire qu'il est court-circuité par un conducteur à la terre. Toucher le fil neutre ne présente pratiquement aucun danger pour l'homme, seul le fil de phase est dangereux. Cependant, il est difficile de déterminer lequel des deux fils est nul - ils se ressemblent. Vous pouvez le comprendre à l'aide d'un appareil spécial - un détecteur de phase.
Sur le exemples spécifiques considérer schémas possibles inclusion d'une personne dans un circuit électrique lorsqu'elle touche des conducteurs.
Connexion biphasée au circuit.Le plus rare, mais aussi le plus dangereux, est le contact d'une personne avec deux fils de phase ou conducteurs de courant qui y sont connectés (Fig. 2.29).
Dans ce cas, la personne sera sous l'influence de la tension secteur. Un courant circulera à travers la personne le long du chemin «main-main», c'est-à-dire que la résistance du circuit ne comprendra que la résistance du corps (D,).
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Si nous prenons la résistance corporelle de 1 kOhm et le réseau électrique avec une tension de 380/220 V, la force du courant traversant une personne sera égale à
C'est un courant mortel. La gravité d'une blessure électrique ou même de la vie d'une personne dépendra principalement de la rapidité avec laquelle elle se débarrassera du contact avec le conducteur de courant (coupure le circuit électrique), car le temps d'exposition dans ce cas est déterminant.
Beaucoup plus souvent, il y a des cas où une personne d'une main entre en contact avec un fil de phase ou une partie d'un appareil, appareil qui y est accidentellement ou intentionnellement connecté électriquement. Le risque de choc électrique dans ce cas dépend du type de réseau électrique (neutre mis à la terre ou isolé).
Connexion monophasée à un circuit dans un réseau avec un neutre mis à la terre(fig. 2.30). Dans ce cas, le courant traverse la personne le long du chemin «main-à-pied» ou «main-à-main», et la personne sera sous tension de phase.
Dans le premier cas, la résistance du circuit sera déterminée par la résistance du corps humain (JE_,chaussure (R o 6),terrains (R w),sur lequel une personne se tient, avec une résistance de terre neutre (R H),et un courant traversera la personne
Résistance neutre R Hest petit et négligeable par rapport aux autres résistances de circuit. Pour évaluer l'ampleur du courant traversant une personne, nous prenons la tension du réseau 380/220 V.Si une personne porte des chaussures isolantes sèches (cuir, caoutchouc), elle se tient sur un plancher en bois sec, la résistance du circuit sera grande et la force du courant selon la loi d'Ohm est petite.
Par exemple, résistance de plancher 30 kΩ, chaussures en cuir 100 kΩ, résistance humaine 1 kΩ. Courant traversant une personne
Ce courant est proche du courant de seuil perceptible. La personne sentira le courant, cessera de travailler et éliminera le dysfonctionnement.
Si une personne se tient sur un sol humide avec des chaussures humides ou des pieds nus, le courant circulera dans le corps
Ce courant peut perturber le fonctionnement des poumons et du cœur et, avec une exposition prolongée, entraîner la mort.
Si une personne se tient sur un sol humide dans des bottes en caoutchouc sèches et entières, un courant traverse le corps
Une personne peut même ne pas ressentir l'impact d'un tel courant. Cependant, même une petite fissure ou crevaison dans la semelle d'une chaussure peut réduire considérablement la résistance de la semelle en caoutchouc et rendre le travail dangereux.
Avant de commencer à travailler avec des appareils électriques (en particulier ceux qui ne fonctionnent pas pendant une longue période), ils doivent être soigneusement inspectés pour détecter tout dommage à l'isolation. Les appareils électriques doivent être nettoyés de la poussière et, s'ils sont mouillés,- sec. N'utilisez pas d'appareils électriques humides! Il est préférable de stocker les outils, appareils et équipements électriques dans des sacs en plastique pour empêcher la poussière ou l'humidité de les pénétrer. Vous devez travailler dans les chaussures. Si la fiabilité d'un appareil électrique est mise en doute, vous devez jouer la sécurité- placez un plancher en bois sec ou un tapis en caoutchouc sous vos pieds. Des gants en caoutchouc peuvent être utilisés.
Le deuxième chemin de circulation du courant se produit lorsqu'une personne avec sa seconde main touche des objets électriquement conducteurs connectés au sol (le corps d'une machine-outil mise à la terre, une structure métallique ou en béton armé d'un bâtiment, un mur en bois humide, une conduite d'eau, une batterie de chauffage, etc.). Dans ce cas, le courant circule le long du chemin de moindre résistance électrique. Ces objets sont pratiquement court-circuités à la terre, leur résistance électrique est très faible. Par conséquent, la résistance du circuit est égale à la résistance du corps et un courant traversera la personne
Cette quantité de courant est mortelle.
Lorsque vous travaillez avec des appareils électriques, ne touchez pas avec votre autre main des objets qui pourraient être connectés électriquement à la terre. Travailler dans des pièces humides, en présence d'objets hautement conducteurs connectés au sol à proximité d'une personne, présente un risque extrêmement élevé et nécessite le respect de mesures de sécurité électrique accrues.
En mode urgence (Fig.2.30, b), lorsqu'une des phases du réseau (une autre phase du réseau, différente de la phase que la personne a touchée) s'est avérée fermée à la terre, une redistribution de tension se produit et la tension des phases réparables diffère de la tension de phase du réseau. En touchant une phase de travail, une personne passe sous une tension qui est plus que phase, mais moins que linéaire. Par conséquent, pour tout chemin de circulation de courant, ce cas est plus dangereux.
Connexion monophasée à un circuit dans un réseau avec un neutre isolé(fig. 2.31). En production, des réseaux électriques à trois fils avec neutre isolé sont utilisés pour alimenter les installations électriques. Dans de tels réseaux, il n'y a pas de quatrième conducteur neutre mis à la terre, mais seulement trois conducteurs de phase. Dans ce diagramme, les rectangles montrent classiquement des résistances électriques r ET,r dans, r deisolation du fil de chaque phase et capacité C A, C c, C cse référer à chaque phase __________________________
sous des tensions beaucoup plus élevées, et donc plus dangereuses. Cependant, les principales conclusions et recommandations pour garantir la sécurité sont pratiquement les mêmes.
Même si vous ne tenez pas compte de la résistance du circuit humain (une personne se tient sur un sol humide dans des chaussures humides), le courant traversant une personne sera sans danger:
Ainsi, une bonne isolation de phase est la clé pour assurer la sécurité. Cependant, avec des réseaux électriques étendus, cela n'est pas facile à réaliser. Dans les réseaux étendus et ramifiés avec un grand nombre de consommateurs, la résistance d'isolement est faible et le danger augmente.
Pour les réseaux électriques longs, en particulier les câbles, la capacité de phase ne peut être négligée (CV0). Même avec une très bonne isolation de phase (r \u003d oo), le courant traversera la personne à travers la résistance capacitive des phases, et sa valeur sera déterminée par la formule:
Ainsi, les longs circuits électriques des entreprises industrielles à haute capacité sont très dangereux, même avec une bonne isolation de phase.
Si l'isolement d'une phase est violé, toucher un réseau avec un neutre isolé devient plus dangereux qu'un réseau avec un fil neutre mis à la terre. En fonctionnement d'urgence (Fig.2.31, b)le courant traversant une personne qui a touché une phase saine circulera à travers le circuit de défaut à la terre jusqu'à la phase d'urgence, et sa valeur sera déterminée par la formule:
Étant donné que la résistance de la fermeture D, la phase d'urgence au sol est généralement petite, la personne sera sous tension de ligne et la résistance du circuit formé sera égale à la résistance du circuit de la personne ____, ce qui est très dangereux.
Pour ces raisons, ainsi qu'en raison de la facilité d'utilisation (la possibilité d'obtenir des tensions de 220 et 380 V), les réseaux à quatre fils avec un fil neutre mis à la terre pour une tension de 380/220 V sont les plus répandus.
Nous avons considéré loin de tous les circuits électriques et options tactiles possibles. En production, vous pouvez gérer plus schémas complexes alimentation électrique, en particulier la terre.
Pour simplifier l'analyse, nous prenons g A - g c= r c \u003d r,et CALIFORNIE= KG\u003d C c \u003d C
Si une personne touche l'un des fils ou tout objet qui y est connecté électriquement, le courant circulera à travers la personne, les chaussures, la base et à travers l'isolation et la capacité des fils se dirigera vers les deux autres fils. Ainsi, un circuit électrique fermé est formé, dans lequel, contrairement aux cas précédemment considérés, la résistance d'isolement de phase est incluse. Comme résistance électrique l'isolation utile est de dizaines et de centaines de kilo-ohms, alors la résistance électrique totale du circuit est beaucoup plus élevée que la résistance du circuit formé dans le réseau avec un fil neutre mis à la terre. Autrement dit, le courant traversant une personne dans un tel réseau sera moindre et toucher l'une des phases du réseau avec un neutre isolé est plus sûr.
Le courant traversant une personne dans ce cas est déterminé par la formule suivante:
où est la résistance électrique du circuit humain,
ω \u003d 2π - la fréquence circulaire du courant, rad / s (pour un courant de fréquence industrielle \u003d 50 Hz, donc ω \u003d 10Ol).
Si la capacité des phases est faible (c'est le cas des réseaux aériens non étendus), on peut prendre C «0. Alors l'expression de la valeur du courant traversant une personne prendra la forme:
Par exemple, si la résistance du sol est de 30 kΩ, les chaussures en cuir de 100 kΩ, la résistance humaine de 1 kΩ et la résistance d'isolement des phases est de 300 kΩ, le courant qui traverse une personne (pour un réseau 380/220 V) sera égal à
Une personne peut même ne pas ressentir un tel courant.
1. Quels types de réseaux électriques sont les plus courants dans la production?
2. Nommez les sources danger électrique en production.
3. Qu'est-ce que la tension de contact et la tension de pas? Comment leurs valeurs dépendent-elles de la distance du point où le courant se jette dans le sol?
4. Comment les locaux sont-ils classés en fonction du degré de danger électrique?
5. Comment le courant électrique affecte-t-il une personne? Énumérez et décrivez les types de blessures électriques.
6. Quels paramètres du courant électrique déterminent la gravité du choc électrique? Spécifiez les seuils actuels.
7. Quelle est la voie la plus dangereuse du courant électrique à travers le corps humain?
8. Indiquez les sources des plus grands risques électriques sur le lieu de travail associés à votre future profession.
9. Effectuer une analyse des dangers pour les réseaux électriques neutres mis à la terre.
10. Donner une analyse des dangers des réseaux électriques avec neutre isolé.
11. Quel contact avec des conducteurs sous tension est le plus dangereux pour les humains?
12.Pourquoi toucher un objet qui est électriquement connecté au sol (par exemple, une conduite d'eau) avec votre main tout en travaillant avec des appareils électriques augmente considérablement le risque de choc électrique?
13.Pourquoi dois-je débrancher la fiche d'alimentation lors de la réparation d'un équipement électrique?
14.Pourquoi devez-vous porter des chaussures lorsque vous travaillez avec des appareils électriques?
15. Comment pouvez-vous réduire le risque de choc électrique?
Analyse du risque de choc électrique dans différents réseaux
La défaite d'une personne avec un courant électrique n'est possible qu'avec son contact direct avec les points d'une installation électrique, entre lesquels il y a une tension, ou avec un point dont le potentiel est différent du potentiel de la terre. L'analyse du danger d'un tel contact, évalué par la valeur du courant traversant une personne ou par la tension de contact, dépend d'un certain nombre de facteurs: le schéma de connexion d'une personne au réseau électrique, sa tension, le mode neutre, l'isolation des parties sous tension, leur composant capacitif, etc.
Lors de l'étude des causes des chocs électriques, il est nécessaire de distinguer le contact direct avec les parties sous tension des installations électriques et indirect. Le premier, en règle générale, se produit en cas de violations flagrantes des règles de fonctionnement des installations électriques (PTE et PTB), le second - à la suite de situations d'urgence, par exemple lors d'une panne d'isolation.
Les schémas d'inclusion d'une personne dans un circuit électrique peuvent être différents. Cependant, les plus courants sont deux: entre deux fils différents - une connexion biphasée et entre un fil ou le corps d'une installation électrique, dont une phase est interrompue, et la terre - une connexion monophasée.
Les statistiques montrent que le plus grand nombre de blessures électriques se produit lors de la commutation monophasée, et la plupart d'entre eux se trouvent dans des réseaux avec une tension de 380/220 V. sera (en A)
où Ul est la tension de ligne, c'est-à-dire tension entre les fils de phase, V; Uf - tension de phase, c.-à-d. tension entre le début et la fin d'un enroulement (ou entre la phase et le fil neutre), V.
Comme vu de la Fig. 8.1, le danger d'une connexion biphasée ne dépend pas du mode neutre. Le neutre est le point de connexion des enroulements d'un transformateur ou d'un générateur qui n'est pas connecté au dispositif de mise à la terre ou qui lui est connecté via des dispositifs à haute résistance (réseau avec neutre isolé), ou directement connecté au dispositif de mise à la terre - un réseau avec un neutre solidement mis à la terre.
Avec une commutation biphasée, le courant traversant le corps humain ne diminuera pas lorsque la personne est isolée du sol à l'aide de galoches diélectriques, de bateaux, de tapis, de sols.
Avec une connexion monophasée d'une personne au réseau, l'intensité du courant est largement déterminée par le mode neutre. Pour le cas considéré, le courant traversant une personne sera (en A)
, (8.3)
où w est la fréquence; C - capacité de phase par rapport à la terre
Figure: 8.1. Connexion d'une personne à un réseau triphasé avec un neutre isolé:
a - inclusion en deux phases; b - inclusion monophasée; Ra, Rt, Rc - résistance électrique de l'isolation de phase par rapport à la terre. Ohm; Ca, Cb, Cc - la capacité des fils par rapport à la terre, les courants F, Ia, Ib, IC circulant vers le sol à travers la résistance d'isolement de phase (courants de fuite)
Pour simplifier la formule, on suppose que Ra \u003d Rb \u003d Rc \u003d Rfrom, et Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d C.
Dans les conditions industrielles, l'isolation des phases en matériaux diélectriques et de valeur finie, en cours de vieillissement, d'humidification, de dépoussiérage, varie pour chaque phase de manière inégale. Par conséquent, le calcul des conditions de sécurité, qui est très compliqué, doit être effectué en tenant compte des valeurs réelles de la résistance R et des capacités C pour chaque phase. Si la capacité des phases par rapport à la terre est faible, c'est-à-dire Ca \u003d Cb \u003d Cc \u003d 0 (par exemple, dans les réseaux aériens de courte longueur), alors
Ich \u003d Montée / (Rch + Riz / 3), (8.4)
Si la capacité est grande (Ca \u003d Cb \u003d Cc n'est pas égal à 0) et Rfrom est grand (par exemple, dans les lignes de câble), alors la force du courant circulant dans le corps humain sera déterminée uniquement par le composant capacitif:
, (8.5)
où Хс \u003d 1 / wС - résistance capacitive, Ohm.
D'après les expressions ci-dessus, on peut voir que dans les réseaux avec un neutre isolé, le risque de choc pour une personne est moindre, moins il est capacitif et plus la composante active des fils de phase par rapport à la terre est élevée. Par conséquent, dans de tels réseaux, il est très important de surveiller constamment R depuis afin d'identifier et d'éliminer les dommages.
Figure: 8.2. Inclusion d'une personne dans un réseau triphasé avec un neutre isolé en mode urgence. Explications dans le texte
Si le composant capacitif est important, la résistance d'isolation élevée des phases ne fournit pas la protection nécessaire.
En cas d'urgence (Fig.8.2), lorsque l'une des phases est fermée à la masse, le courant traversant la personne sera égal à (en A)
Si nous supposons que Rsm \u003d 0 ou Rsm<< Rч (что бывает в реальных аварийных условиях), то, исходя из приведенного выражения, человек окажется под линейным напряжением, т. е. попадет под двухфазное включение. Однако чаще всего R3M не равно 0, поэтому человек будет находиться под напряжением, меньшим Uл, но большим Uф, при условии, что Rиз/3 >\u003e Rzm.
Un défaut à la terre modifie également de manière significative la tension des parties sous tension de l'installation électrique par rapport à la terre et aux structures mises à la terre du bâtiment. Un défaut à la terre s'accompagne toujours d'une propagation de courant dans le sol, qui, à son tour, conduit à l'émergence d'un nouveau type de blessure humaine, à savoir la tension de contact et la tension de pas. Cette fermeture peut être accidentelle ou délibérée. Dans ce dernier cas, le conducteur en contact avec la terre est appelé électrode ou électrode de terre.
Dans le volume de la terre, où circule le courant, apparaît un soi-disant "" "champ (zone) de propagation du courant". Théoriquement, il s'étend à l'infini, mais en conditions réelles, déjà à une distance de 20 m de l'électrode de masse, la densité et le potentiel de courant d'étalement sont pratiquement nuls.
La nature de la courbe d'étalement du potentiel dépend essentiellement de la forme du système d'électrode de masse. Ainsi, pour une seule électrode de terre hémisphérique, le potentiel à la surface de la terre changera selon la loi hyperbolique (Fig. 8.3).
Figure: 8.3. Distribution du potentiel à la surface de la terre autour de l'électrode de terre hémisphérique (f - changement du potentiel de l'électrode de terre à la surface de la terre; fz - le potentiel maximum de l'électrode de terre au courant de défaut à la terre I3; r - rayon de l'électrode de terre)
Figure: 8.4. Tension de contact avec un seul sectionneur de terre (f3 est la résistance totale du sol au courant diffusé par le sectionneur de terre):
1 - courbe de potentiel; 2 - courbe caractérisant le changement d'Upr avec la distance de l'électrode de masse; Répartition en 3 phases du boîtier
En fonction de l'emplacement de la personne dans la zone d'épandage et de son contact avec l'installation électrique b, dont le corps est mis à la terre et sous tension, la personne peut passer sous la tension de contact Upr (Fig.8.4), qui est définie comme la différence de potentiel entre le point de l'installation électrique, qui est touché par la personne f3, et le point du sol sur lequel il se trouve - phosn (en B)
Upr \u003d f3 - fosn \u003d f3 (1 - fosn / f3), (8.7)
où l'expression (1 - phosn / ph3) \u003d a1 est le coefficient de tension de contact caractérisant la forme de la courbe de potentiel.
Figure. 8.4 on peut voir que la tension de contact sera maximale lorsqu'une personne est éloignée de l'électrode de terre de 20 m ou plus (installation électrique c) et est numériquement égale au potentiel de l'électrode de terre Upr \u003d f3, tandis que a1 \u003d I. Si une personne se tient directement au-dessus de l'électrode de terre (installation électrique a), alors Unp \u003d 0 et a1 \u003d 0. C'est le cas le plus sûr.
L'expression (8.7) permet de calculer Unp sans prendre en compte les résistances supplémentaires dans le circuit personne-terre, c'est-à-dire sans tenir compte de la résistance des chaussures, de la résistance de la surface d'appui des jambes et de la résistance du sol. Tout cela est pris en compte par le coefficient a2, par conséquent, en conditions réelles, l'amplitude de la tension de contact sera encore moindre.
Tous les cas de choc électrique sur une personne à la suite d'un choc électrique sont la conséquence du contact d'au moins deux points du circuit électrique, entre lesquels il existe une différence de potentiel. Le danger d'un tel contact dépend en grande partie des caractéristiques du réseau électrique et du schéma pour y inclure une personne. Après avoir déterminé l'ampérage / heure traversant une personne en tenant compte de ces facteurs, des mesures de protection appropriées peuvent être sélectionnées pour réduire le risque de blessure.
Inclusion biphasée d'une personne dans le circuit de courant (Fig. 8.1, a). Cela arrive assez rarement, mais c'est plus dangereux par rapport au monophasé, car la tension la plus élevée de ce réseau est appliquée au corps - linéaire, et le courant, A, traversant une personne ne dépend pas du circuit du réseau, de son mode neutre et d'autres facteurs, c'est à dire.
I \u003d Ul / Rch \u003d v 3Uph / Rch,
où Ul et Uf - tension linéaire et phase, V; Rh est la résistance du corps humain, Ohm (selon les règles pour les installations électriques dans les calculs, Rh est pris égal à 1000 Ohm).
Des cas de contact biphasé peuvent se produire lorsque vous travaillez avec un équipement électrique sans couper la tension, par exemple, lors du remplacement d'un fusible grillé à l'entrée d'un bâtiment, en utilisant des gants diélectriques avec du caoutchouc rompu, en connectant un câble à des pinces non protégées d'un transformateur de soudage, etc.
Inclusion monophasée. Le courant traversant une personne est influencé par divers facteurs, ce qui réduit le risque de blessure par rapport au contact biphasé.
Figure: 1. Schémas de l'inclusion possible d'une personne dans un réseau de courant triphasé: a - contact biphasé; b - contact monophasé dans un réseau avec un neutre mis à la terre; c - contact monophasé dans un réseau avec un neutre isolé
Dans un réseau monophasé à deux fils, isolé de la terre, la force du courant, A, traversant une personne, lorsque la résistance d'isolement des fils est égale à la terre r1 \u003d r2 \u003d r, est déterminée par la formule
Ich \u003d U / (2Rh + r),
où U - tension réseau, V; r - résistance d'isolement, Ohm.
Dans un réseau à trois fils avec un neutre isolé, à r1 \u003d r2 \u003d r3 \u003d r, le courant ira du point de contact à travers le corps humain, les chaussures, le sol et l'isolation imparfaite vers d'autres phases (Fig. 8.1, b). ensuite
Ich \u003d Uph / (Ro + r / 3),
où Ro est la résistance totale, Ohm; RO \u003d Rh + Rop + Rp; Rob - résistance des chaussures, cm: pour les chaussures en caoutchouc Rob? 50 000 Ohm; Rn - résistance du plancher, Ohm: pour un parquet sec, Rp \u003d 60 000 Ohm; d - résistance d'isolement des fils, Ohm (selon le PUE, elle doit être d'au moins 0,5 mégohm par phase de la section de réseau avec une tension jusqu'à 1000 V).
Dans les réseaux triphasés à quatre fils, le courant passera par la personne, ses chaussures, le sol, la masse neutre de la source et le fil neutre (Fig. 8.1, c). La force du courant, A, passant par une personne,
Ich \u003d Uph (Ro + Rn),
où RH est la résistance de terre neutre, Ohm. En négligeant la résistance RH, on obtient:
Dans les entreprises agricoles, on utilise principalement des réseaux électriques à quatre fils avec une tension neutre à la masse jusqu'à 1000 V. Leur avantage est que grâce à eux, deux tensions de fonctionnement peuvent être obtenues: Ul linéaire \u003d 380 V et phase Uph \u003d 220 V. exigences élevées pour la qualité de l'isolation des fils et ils sont utilisés avec un grand réseau de dérivation. Un peu moins souvent, ils utilisent un réseau à trois fils avec un neutre isolé à des tensions allant jusqu'à 1000 V - plus sûr si la résistance d'isolement des fils est maintenue à un niveau élevé.
Tension tactile. Cela se produit à la suite du contact avec des installations électriques sous tension ou des pièces métalliques d'équipement.
Si un courant électrique circule à travers un sectionneur de terre à tige immergé dans le sol de sorte que son extrémité supérieure soit située au niveau du sol, alors la tension de contact, V,
où I3 est le courant de défaut à la terre, A; c - résistivité de la fondation (sol, sol, etc.) sur laquelle se trouve la personne, Ohm * m; l et d - longueur et diamètre de l'électrode de masse, m; x est la distance entre une personne et le centre de l'électrode de masse, m; a est le coefficient de tension de contact.
b \u003d Rh / (Rh + Rb + Rn) \u003d Rh / Ro.
En négligeant la résistance de la chaussure (lorsqu'elle est mouillée ou lorsqu'elle manque), on peut écrire pour les cas suivants:
les pieds sont éloignés l'un de l'autre à une distance de pas
b \u003d 1 / (1 + 1,5 s / Rh);
les pieds sont proches
b \u003d 1 / (1 + 2s / Rh).
Tension de pas. Cette tension Ush sur le corps humain lorsque les jambes sont positionnées aux points du champ de courant se propageant à partir de l'électrode de masse ou du fil tombé au sol, là où se trouvent les pieds, lorsqu'une personne marche dans le sens de l'électrode de masse (fil) ou de celle-ci (Fig.8.2).
Si une jambe est à une distance x du centre de l'électrode de masse, alors l'autre est à une distance x + a, où a est la longueur du pas. Habituellement, dans les calculs, a \u003d 0,8 m est pris.
La tension maximale dans ce cas survient au point du court-circuit actuel à la terre, et avec la distance de celle-ci, elle diminue selon la loi de l'hyperbole. On considère qu'à une distance de 20 m du point de court-circuit, le potentiel de terre est nul.
Tension de pas, V,
Figure: 2.
Même avec un petit pas de tension (50 ... 80 V), une contraction convulsive involontaire des muscles des jambes peut se produire et, par conséquent, une personne tombe au sol. En même temps, il touche simultanément le sol avec ses mains et ses pieds, dont la distance est supérieure à la longueur de la foulée, de sorte que le stress agissant augmente. De plus, dans cette position d'une personne, une nouvelle voie de passage du courant se forme, affectant les organes vitaux. Cela crée une réelle menace de défaite fatale. Lorsque la longueur de pas diminue, la tension de pas diminue. Par conséquent, afin de sortir de la zone d'action du pas de tension, il faut se déplacer en sautant sur une jambe ou sur deux jambes fermées, ou par pas aussi courts que possible (dans ce dernier cas, une tension ne dépassant pas 40 V est considérée comme acceptable).
Beaucoup d'entre nous se souviennent depuis l'enfance qu'un fil dénudé et cassé qui tombe au sol est très dangereux. Je me souviens de diverses passions, de museaux de temps pluvieux et de victimes malheureuses qui n'avaient même pas eu le "bonheur" de toucher le métal qui était sous tension et qui avait causé leur blessure. Tous ont réussi à passer dangereusement près de la ligne endommagée - et c'était plus que suffisant.
Mais quel est ce phénomène, grâce auquel le fil, "innocemment" couché sur le côté, devient une menace mortelle? Tout le monde sait qu'un choc électrique ne peut être infligé à une personne que par un courant électrique traversant son corps. Et le courant électrique a besoin d'un chemin clair. Vous avez besoin d'au moins deux points d'application sur le corps de quelqu'un qui n'a pas de chance: l'un d'eux est la phase, d'où le courant peut provenir, et le second est zéro, où il peut aller librement.
Mais excusez-moi, quelle est la "phase"? Eh bien, "zéro" est toujours compréhensible, mais d'où vient la "phase" si une personne marche calmement sur le sol et ne touche même aucun fil? Il ne semble y avoir rien de tel - juste de la terre humide. Le chemin, par exemple. Eh bien, oui, le fil de phase cassé se trouve à proximité dans les buissons. Mais il s'est refermé directement au sol - le circuit ne comprend pas de piéton marchant et le courant ne doit pas le traverser. Mais cela semble seulement ainsi.
Il n'y aurait rien à craindre si la terre était un excellent conducteur avec une résistance proche de celle du métal. Ensuite, une rupture de fil et sa chute au sol entraîneraient un court-circuit banal.
La protection contre les surintensités fonctionnerait, ou le fil cassé grillerait, mais dans tous les cas, cela ne durerait pas longtemps. Mais en fait, la résistance électrique spécifique du sol est d'au moins 60 Ohm * m, et le plus souvent, même si le temps est humide et qu'il pleut. Par conséquent, lorsque le fil est coupé et court-circuité à la terre, un nouveau circuit se produit simplement pour un courant électrique: fil de phase - terre - neutre mis à la terre du transformateur.
En raison de la conductivité peu élevée de la terre, le courant doit travailler dur pour traverser ce circuit, mais il n'a pas d'options. Le courant «utiliserait volontiers» une autre «route parallèle» qui lui permettrait de raccourcir le chemin. Et le corps d'un piéton peut devenir une telle route.
Scientifiquement parlant, sur la seule résistance significative du circuit fil-terre-neutre - terre humide - une chute de tension (changement de potentiel électrique) se produit de 220 volts près du fil tombé à zéro au neutre du transformateur.
Cette chute se produit de manière non linéaire, mais l'essentiel se résume au fait que plus le fil est proche du fil, plus le potentiel de masse augmente rapidement. Cela signifie que plus le point de rupture est proche, plus la différence de potentiel entre deux points de la surface situés à une certaine distance est grande. Et le passant malheureux peut se tenir avec un pied sur le premier de ces points et avec l'autre pied sur le second d'entre eux. En même temps, il prendra bien sûr sur lui la différence de potentiel qui s'est produite, et cela peut se révéler être presque toute la tension de phase si le fil est proche.
Bien sûr, là où la tension est apparue, le courant ne tardera pas à venir. C'est tout. N'ayant pas le temps de se rendre compte de la sévérité de sa position, le passant reçoit un choc électrique, éventuellement mortel.
La tension qui se produit dans de tels cas entre les pieds d'une personne est appelée «tension de pas» ou «tension de pas», et il existe certaines mesures pour y faire face.
La plus fiable de ces mesures est l'égalisation potentielle. Dans ce cas, la section de la surface du sol où un accident avec défaut de phase au sol est possible est équipée d'une grille de conducteurs mis à la terre directement sous la surface.
Cela fonctionne très simplement: le potentiel du conducteur en tous points est toujours le même, donc étant sur une telle grille, il est tout simplement impossible de passer sous tension. L'égalisation du potentiel est réalisée sur le territoire des appareillages ouverts (OSG) et dans d'autres endroits potentiellement dangereux.
Mais, malheureusement, il est impossible d'équiper chaque support de ligne électrique d'un réseau d'égalisation de potentiel. Par conséquent, chaque personne, même non électricien, doit être vigilante: faites attention à l'état des lignes électriques autour de vous, surtout par temps de pluie. Faites attention à vos sentiments: si vous êtes "picoté" ou même "secoué" en marchant, c'est un signe assez certain de l'effet de la tension de marche.
Réalisant que vous êtes dans la zone d'exposition possible à une tension de pas, vous devez essayer de vous en sortir. Mais cela doit être fait en un pas d'oie - mettre le talon du pied sur lequel vous marchez sur l'orteil du pied sur lequel vous vous tenez. Ainsi, lors de la marche, les deux jambes seront pratiquement au même point avec un potentiel électrique - aucune tension ne se produira entre elles.
