Tutti i casi di scossa elettrica a una persona sono una conseguenza del contatto di almeno due punti del circuito elettrico, tra i quali esiste una differenza di potenziale. Il pericolo di tale contatto dipende in gran parte dalle caratteristiche della rete elettrica e dal modo in cui una persona è collegata ad essa. Determinando la corrente oraria che passa attraverso una persona e tenendo conto di questi fattori, è possibile selezionare misure di protezione adeguate per ridurre il rischio di lesioni.
Inclusione bifase di una persona in un circuito corrente (Fig. 8.1, a). Si verifica abbastanza raramente, ma è più pericoloso rispetto a quello monofase, poiché al corpo viene applicata la tensione più alta in una determinata rete - lineare, e la forza della corrente, A, che passa attraverso una persona non dipende dalla rete diagramma, la modalità del suo neutro e altri fattori, ad es.
I = Ul/Rch = v 3Uph/Rch,
dove Uл e Uф sono la tensione lineare e di fase, V; Rch è la resistenza del corpo umano, Ohm (secondo le regole di installazione elettrica, nei calcoli Rch è considerato pari a 1000 Ohm).
Casi di contatto bifase possono verificarsi quando si lavora con apparecchiature elettriche senza rimuovere la tensione, ad esempio quando si sostituisce un fusibile bruciato all'ingresso dell'edificio, si utilizzano guanti dielettrici con rotture di gomma, si collega un cavo a terminali non protetti trasformatore di saldatura ecc.
Collegamento monofase. La corrente che attraversa una persona è influenzata da vari fattori, il che riduce il rischio di lesioni rispetto al tocco a due fasi.
Riso. 1. Schemi possibile inclusione persona in una rete di corrente trifase: a - tocco bifase; b-- monofase toccare in una rete con un neutro a terra; c - contatto monofase in una rete con neutro isolato
In una rete bifilare monofase, isolata da terra, l'intensità di corrente, A, che attraversa una persona, con uguale resistenza di isolamento dei fili rispetto a terra r1 = r2 = r, è determinata dalla formula
Ich = U/(2Rch + r),
Dove U... tensione reti, V; r - resistenza di isolamento, Ohm.
In una rete a tre fili con neutro isolato, con r1 = r2 = r3 = r, la corrente fluirà dal punto di contatto attraverso il corpo umano, le scarpe, il pavimento e l'isolamento imperfetto verso altre fasi (Fig. 8.1, b) . Poi
Ich = Uph/(Ro + r/3),
dove Ro è la resistenza totale, Ohm; RO = Rch + Rop + Rp; Rob -- resistenza della scarpa, cm: per scarpe di gomma Rob? 50.000 Ohm; Rn -- resistenza del pavimento, Ohm: per un pavimento in legno asciutto, Rп = 60.000 Ohm; g -- resistenza di isolamento del filo, Ohm (secondo il PUE deve essere almeno 0,5 MOhm per fase di una sezione di rete con tensione fino a 1000 V).
Nelle reti trifase a quattro fili, la corrente scorrerà attraverso una persona, le sue scarpe, il pavimento, la messa a terra del neutro della sorgente e il filo neutro (Fig. 8.1, c). Forza attuale, A, che passa attraverso una persona,
Ich=Uf(Ro + Rí),
dove RH è la resistenza neutra di messa a terra, Ohm. Trascurando la resistenza RH, otteniamo:
Le imprese agricole utilizzano principalmente reti elettriche a quattro fili con neutro solidamente messo a terra con una tensione fino a 1000 V. Il loro vantaggio è che possono essere utilizzate per ottenere due tensioni operative: lineare Ul = 380 V e fase Uph = 220 V. Tale le reti non richiedono requisiti elevati per la qualità dell'isolamento dei cavi e vengono utilizzate quando la rete è altamente ramificata. Una rete a tre fili con neutro isolato a tensioni fino a 1000 V viene utilizzata un po' meno frequentemente: è più sicura se la resistenza di isolamento dei fili viene mantenuta ad un livello elevato.
Tocca la tensione. Si verifica a seguito del contatto con installazioni elettriche sotto tensione o parti metalliche di apparecchiature.
Se una corrente elettrica scorre attraverso un picchetto di terra immerso nel terreno in modo che la sua estremità superiore si trovi a livello del suolo, la tensione di contatto, V,
dove I3 è la corrente di guasto verso terra, A; c -- resistività della base (terreno, pavimento, ecc.) su cui si trova la persona, Ohm*m; l e d - lunghezza e diametro dell'elettrodo di terra, m; x -- distanza da una persona al centro dell'elettrodo di terra, m; a è il coefficiente della tensione di contatto.
b = Rch/(Rch + Rob + Rn) = Rch/Ro.
Trascurando la resistenza della calzatura (quando è bagnata o in assenza di essa), possiamo scrivere per i seguenti casi:
le piante dei piedi vengono allontanate l'una dall'altra a distanza di un passo
b=1/(1 + 1,5s/Rh);
i piedi sono vicini
b=1/(1 + 2s/Rh).
Tensione di passo. Questa è la tensione Ush sul corpo umano quando le gambe sono posizionate in punti nel campo di corrente che si diffonde dall'elettrodo di terra o da un filo caduto a terra, dove si trovano i piedi, quando una persona cammina nella direzione dell'elettrodo di terra (filo) o lontano da esso (Fig. 8.2).
Se una gamba si trova a una distanza x dal centro dell'elettrodo di terra, l'altra si trova a una distanza x + a, dove a è la lunghezza del passo. Di solito nei calcoli prendiamo a = 0,8 m.
La tensione massima in questo caso si verifica nel punto in cui la corrente si avvicina a terra e allontanandosi da essa diminuisce secondo la legge dell'iperbole. Si presuppone che ad una distanza di 20 m dal punto di guasto il potenziale di terra sia zero.
Tensione di passo, V,
Riso. 2.
Anche con una piccola tensione a passo (50...80 V) può verificarsi una contrazione convulsiva involontaria dei muscoli delle gambe e, di conseguenza, una persona può cadere a terra. Allo stesso tempo, tocca contemporaneamente il suolo con le mani e i piedi, la distanza tra i quali è maggiore della lunghezza del passo, quindi la tensione effettiva aumenta. Inoltre, in questa posizione umana si forma un nuovo percorso per il passaggio della corrente, che colpisce gli organi vitali. Ciò crea una reale minaccia di lesioni mortali. Al diminuire della lunghezza del passo, la tensione del passo diminuisce. Pertanto, per uscire dalla zona di tensione di passo, è necessario muoversi saltando su una gamba o su due gambe chiuse o con passi quanto più brevi possibile (in quest'ultimo caso è considerata accettabile una tensione non superiore a 40 V) ).
Molti di noi ricordano fin dall'infanzia che un filo nudo e rotto caduto a terra è molto pericoloso. Ricordo vari volti appassionati del tempo piovoso e delle sfortunate vittime che non hanno nemmeno avuto la “fortuna” di toccare il metallo energizzato che ha causato la loro ferita. Tutto quello che hanno fatto è stato passare pericolosamente vicino alla linea danneggiata – e questo si è rivelato più che sufficiente.
Ma cos'è questo fenomeno, grazie al quale un filo che giace "innocentemente" su un lato diventa una minaccia mortale? Tutti sanno che le lesioni elettriche possono essere causate a una persona solo da una corrente elettrica che passa attraverso il suo corpo. E la corrente elettrica ha bisogno di un percorso libero. Sono necessari almeno due punti di applicazione sul corpo di chi è sfortunato: uno di questi è la fase da cui può provenire la corrente, e il secondo è zero, dove può circolare liberamente.
Ma scusatemi, cos’è la “fase”? Ebbene, lo "zero" è ancora chiaro, ma da dove viene la "fase" se una persona cammina tranquillamente per terra e non tocca nemmeno alcun filo? Non sembra esserci nulla del genere: solo terreno bagnato. Un percorso, per esempio. Ebbene sì, il filo di fase rotto si trova lì vicino tra i cespugli. Ma è chiuso direttamente a terra: il circuito non include un pedone che cammina e la corrente non dovrebbe attraversarlo. Ma è proprio così che sembra.
Non ci sarebbe nulla da temere se la terra fosse un ottimo conduttore con una resistenza vicina a quella del metallo. Allora la rottura del filo e la sua caduta a terra provocherebbero un banale cortocircuito.
Sarebbe scattata la protezione da sovracorrente, oppure il filo spezzato si sarebbe bruciato, ma in ogni caso la cosa non sarebbe durata a lungo. Ma in realtà, la resistività elettrica del suolo è di almeno 60 Ohm*m, e molto spesso di più, anche se il clima è umido e piove. Pertanto, quando il conduttore si rompe e viene cortocircuitato a terra, si crea semplicemente un nuovo circuito per la corrente elettrica: filo di fase - terra - neutro a terra del trasformatore.
A causa della conduttività non molto elevata della terra, la corrente deve lavorare molto per passare attraverso questo circuito, ma non ha opzioni. Tok “approfitterebbe volentieri” di qualche altra “strada parallela” che gli permettesse di abbreviare il percorso. E una strada del genere può diventare il corpo di un pedone.
Dal punto di vista scientifico, sull'unica resistenza significativa del circuito filo-terra-neutro - terreno bagnato - si verifica una caduta di tensione (variazione del potenziale elettrico) da 220 volt vicino al filo caduto a zero nel neutro del trasformatore.
Questa caduta avviene in modo non lineare, ma la sostanza si riduce al fatto che quanto più ci si avvicina al filo, tanto più rapidamente aumenta il potenziale di terra. Ciò significa che più ci si avvicina al punto di rottura, maggiore è la differenza di potenziale tra due punti della superficie posti ad una certa distanza. E lo sfortunato passante può stare con un piede sul primo di questi punti e l'altro piede sul secondo. In questo caso, ovviamente, assumerà la differenza di potenziale risultante e, se il filo è vicino, questa potrebbe risultare quasi pari all'intera tensione di fase.
Naturalmente, dove appare la tensione, la corrente non tarderà ad arrivare. Questo è tutto. Prima di rendersi conto della gravità della sua situazione, il passante riceve una scossa elettrica, forse mortale.
La tensione che si verifica tra i piedi di una persona in questi casi è chiamata "tensione del passo" o "tensione del passo" e esistono alcune misure per combatterla.
La più affidabile di queste misure è la perequazione potenziale. In questo caso, l'area della superficie terrestre in cui è possibile un incidente con guasto di fase a terra è dotata di una griglia di conduttori messi a terra posati direttamente sotto la superficie.
Funziona in modo molto semplice: il potenziale del conduttore in tutti i punti è sempre lo stesso, quindi trovarsi su una rete del genere è semplicemente impossibile cadere sotto tensione. L'equalizzazione potenziale viene effettuata nel territorio dei dispositivi di manovra aperti (OSD) e in altri luoghi potenzialmente pericolosi.
Ma purtroppo è impossibile dotare ogni sostegno delle linee elettriche di una rete di perequazione del potenziale. Pertanto, ogni persona, anche chi non è un elettricista, deve essere vigile: prestare attenzione alle condizioni delle linee elettriche intorno a sé, soprattutto in caso di pioggia. Presta attenzione alle tue sensazioni: se vieni “pizzicato” o addirittura “scosso” mentre cammini, questo è un segno abbastanza sicuro dell'impatto della tensione del passo.
Avendo capito che sei nella zona di possibile influenza della tensione di passo, devi cercare di uscirne. Ma devi farlo a passo d'oca: posizionando il tallone della gamba su cui stai camminando sulla punta della gamba su cui ti trovi. Pertanto, quando si cammina, entrambe le gambe si troveranno praticamente nello stesso punto con lo stesso potenziale elettrico: tra loro non si creerà alcuna tensione.
I casi di scossa elettrica a una persona sono possibili solo quando un circuito elettrico è chiuso attraverso il corpo umano o, in altre parole, quando una persona tocca almeno due punti del circuito tra i quali c'è una certa tensione.
Il pericolo di un tale tocco, valutato dal valore della corrente che attraversa il corpo umano, o dalla tensione del tocco, dipende da una serie di fattori: il circuito della persona collegata al circuito, la tensione di rete, il circuito della rete stessa, la modalità del suo neutro, la qualità dell'isolamento delle parti attive da terra, nonché i valori di capacità delle parti attive rispetto alla terra, ecc.
Schemi per collegare una persona a un circuito elettrico potrebbe essere diverso. Tuttavia, i più tipici sono due schemi di collegamento: tra due fili e tra un filo e terra (Figura 13.5). Naturalmente nel secondo caso si presuppone un collegamento elettrico tra la rete e la terra.
In relazione alle reti a corrente alternata, il primo circuito è solitamente chiamato connessione bifase e il secondo monofase.
L'accensione a due fasi, cioè una persona che tocca due fasi contemporaneamente, è solitamente più pericolosa, poiché al corpo umano viene applicata la tensione più alta in una determinata rete - lineare, quindi attraverso la corrente scorrerà una corrente maggiore (A) corpo umano:
I h = 1.73U f /R h = U l /R h, 7)
dove U l è la tensione lineare, cioè la tensione tra i conduttori di fase della rete, pari a V; U f - tensione di fase, ovvero la tensione tra l'inizio e la fine di un avvolgimento di una sorgente di corrente (trasformatore, generatore) o tra i fili di fase e neutro, V.
Non è difficile immaginare che la connessione bifase sia ugualmente pericolosa in una rete con neutro sia isolato che messo a terra. Con l'accensione a due fasi, il pericolo di lesioni non diminuisce anche se la persona è isolata in modo affidabile da terra, cioè se ha galosce o stivali dielettrici ai piedi o si trova su un pavimento isolante o su una piattaforma dielettrica. tappeto.
La commutazione monofase avviene molto più spesso, ma è meno pericolosa di quella bifase, poiché la tensione sotto la quale si trova una persona non supera la tensione di fase. Di conseguenza, la corrente che passa attraverso il corpo umano è inferiore. Inoltre, il valore di questa corrente è influenzato anche dal modo neutro della sorgente di corrente, dalla resistenza di isolamento e dalla capacità dei fili rispetto al suolo, dalla resistenza del pavimento su cui si trova una persona, dalla resistenza delle sue scarpe e altri fattori.
IN rete trifase a tre fili con neutro isolato la forza della corrente (A) che passa attraverso il corpo umano quando tocca una delle fasi della rete durante il suo periodo funzionamento normale(Figura 6) sono determinati dalla seguente espressione:
dove Z è complesso impedenza una fase rispetto a terra, Ohm, Z = r/(l + jwCr), r e C sono rispettivamente la resistenza di isolamento del filo (Ohm) e la capacità del filo (F) rispetto a terra (per semplicità, portata a essere lo stesso per tutti i cavi della rete).
La corrente in forma reale sarà A:
. (9)
Se la capacità dei fili rispetto alla terra è piccola, cioè C » 0, cosa che di solito si verifica nelle reti aeree a breve distanza, l'equazione (15) assumerà la forma
Se la capacità è grande e la conduttività dell'isolamento è insignificante, ad es. r » ¥, che di solito si verifica nelle reti via cavo, secondo l'espressione (5) l'intensità di corrente (A) che passa attraverso il corpo umano sarà uguale a
, (11)
dove x c è la capacità pari a 1/wС, Ohm; w - frequenza angolare, rad/s.
Dall'espressione (6) ne consegue che nelle reti con neutro isolato, che hanno una capacità insignificante tra i fili e terra, il pericolo per una persona che tocca una delle fasi durante il normale funzionamento della rete dipende dalla resistenza dei fili rispetto al suolo: con l'aumentare della resistenza, il pericolo diminuisce, pertanto in tali reti è molto importante garantire un'elevata resistenza di isolamento e monitorarne le condizioni per il rilevamento tempestivo e l'eliminazione dei guasti. Tuttavia, nelle reti con grande capacità rispetto al suolo, si perde il ruolo dell'isolamento del filo nel garantire la sicurezza al contatto, come si può vedere dalle equazioni (5) e (7).
IN rete trifase a quattro fili con neutro a terra la conduttività dell'isolamento e la conduttività capacitiva dei fili rispetto alla terra sono piccole rispetto alla conduttività della messa a terra neutra, pertanto, quando si determina l'intensità della corrente che passa attraverso il corpo umano toccando la fase della rete, possono essere trascurate .
In condizioni operative normali, la sua r e la forza attuale I h che attraversa il corpo umano saranno (Figura 7) pari a:
io h = U f /(R h + r 0), (12)
dove r 0 è la resistenza neutra di messa a terra, Ohm.
Di regola r 0 £ 10 Ohm, ma la resistenza del corpo umano R h non scende al di sotto di diverse centinaia di Ohm×m. Di conseguenza, senza un grosso errore nell'equazione (8), possiamo trascurare il valore di r 0 e supporre che toccando una delle fasi di una rete trifase a quattro fili con un neutro messo a terra, una persona si ritrova praticamente sotto il tensione di fase U fe la corrente che lo attraversa è uguale al quoziente di divisione U f per R h. Ne consegue che toccare la fase rete trifase con un neutro messo a terra durante il suo normale funzionamento è più pericoloso che toccare una fase di una rete normalmente funzionante con neutro isolato (vedere equazioni (6) e (8)).
Poiché dalla resistenza del circuito elettrico R Poiché l'entità della corrente elettrica che passa attraverso una persona dipende in modo significativo, la gravità della lesione è in gran parte determinata dal circuito di collegamento della persona al circuito. Gli schemi dei circuiti che si formano quando una persona entra in contatto con un conduttore dipendono dal tipo di sistema di alimentazione utilizzato.
Le reti elettriche più comuni sono quelle in cui il filo neutro è messo a terra, cioè cortocircuitato da un conduttore a terra. Toccare il filo neutro non rappresenta praticamente alcun pericolo per l'uomo; solo il filo di fase è pericoloso. Tuttavia, è difficile capire quale dei due fili sia neutro: sembrano uguali. Puoi capirlo utilizzando un dispositivo speciale: un rilevatore di fase.
SU esempi specifici Consideriamo possibili schemi per collegare una persona a un circuito elettrico quando si toccano i conduttori.
Collegamento bifase al circuito. Il più raro, ma anche il più pericoloso, è una persona che tocca due fili di fase o conduttori di corrente ad essi collegati (Fig. 2.29).
In questo caso la persona sarà sotto l'influenza della tensione di rete. La corrente scorrerà attraverso la persona lungo il percorso “corpo a corpo”, ovvero la resistenza del circuito includerà solo la resistenza del corpo (D,).
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Se prendiamo la resistenza del corpo pari a 1 kOhm, e rete elettrica tensione 380/220 V, quindi la corrente che passa attraverso una persona sarà uguale a
Questa è una corrente mortale. La gravità di una lesione elettrica o addirittura della vita di una persona dipenderà principalmente dalla velocità con cui si libera dal contatto con il conduttore di corrente (rompe il circuito elettrico), perché in questo caso il tempo di esposizione è decisivo.
Molto più spesso ci sono casi in cui una persona entra in contatto con una mano con un filo di fase o parte di un dispositivo, un dispositivo che è accidentalmente o intenzionalmente collegato elettricamente ad esso. Pericolo di sconfitta scossa elettrica in questo caso dipende dal tipo di rete elettrica (con neutro messo a terra o isolato).
Collegamento monofase a un circuito di una rete con neutro messo a terra(Fig. 2.30). In questo caso, la corrente attraversa la persona lungo il percorso “braccio-gambe” o “braccio-braccio” e la persona sarà sotto tensione di fase.
Nel primo caso la resistenza del circuito sarà determinata dalla resistenza del corpo umano (IO_, scarpe (R o 6), motivi (Rzh), su cui si trova una persona, la resistenza neutra di terra (RH), e la corrente scorrerà attraverso la persona
Resistenza neutra RHè piccolo e può essere trascurato rispetto ad altre resistenze del circuito. Per stimare l'entità della corrente che scorre attraverso una persona, assumeremo una tensione di rete di 380/220 V. Se una persona indossa scarpe isolanti e asciutte (pelle, gomma), si trova su un pavimento di legno asciutto, la resistenza del circuito sarà grande e la forza attuale secondo la legge di Ohm è piccola.
Ad esempio, la resistenza del pavimento è di 30 kOhm, le scarpe di cuoio sono 100 kOhm, la resistenza umana è di 1 kOhm. Corrente che passa attraverso una persona
Questa corrente è vicina alla soglia di corrente percepibile. La persona sentirà il flusso di corrente, smetterà di funzionare ed eliminerà il malfunzionamento.
Se una persona si trova su un terreno bagnato con scarpe umide o a piedi nudi, una corrente passerà attraverso il corpo
Questa corrente può causare danni ai polmoni e al cuore e, in caso di esposizione prolungata, la morte.
Se una persona si trova su un terreno bagnato indossando stivali di gomma asciutti e intatti, una corrente passa attraverso il corpo
Una persona potrebbe anche non sentire l'impatto di una tale corrente. Tuttavia, anche una piccola crepa o foratura nella suola di uno stivale può ridurre drasticamente la resistenza della suola in gomma e rendere il lavoro pericoloso.
Prima di iniziare a lavorare con apparecchi elettrici (soprattutto quelli che non sono stati utilizzati per molto tempo), è necessario ispezionarli attentamente per verificare che non vi siano danni all'isolamento. I dispositivi elettrici devono essere puliti dalla polvere e, se sono bagnati,- Asciutto. Non è consentito utilizzare apparecchi elettrici bagnati! È meglio conservare gli utensili elettrici, gli strumenti e le attrezzature in sacchetti di plastica per evitare che vi penetrino polvere o umidità. Devi indossare le scarpe quando lavori. Se l'affidabilità di un dispositivo elettrico è in dubbio, è necessario andare sul sicuro.- posizionare sotto i piedi un pavimento di legno asciutto o un tappetino di gomma. Puoi usare guanti di gomma.
Il secondo percorso del flusso di corrente si verifica quando la seconda mano di una persona entra in contatto con oggetti elettricamente conduttori collegati a terra (il corpo di una macchina utensile collegata a terra, una struttura edilizia in metallo o cemento armato, una parete di legno umida, un tubo dell'acqua, un batteria di riscaldamento, ecc.). In questo caso la corrente scorre lungo il percorso di minor resistenza elettrica. Questi oggetti sono praticamente cortocircuitati a terra, la loro resistenza elettrica è molto piccola. Pertanto, la resistenza del circuito è uguale alla resistenza del corpo e la corrente scorrerà attraverso la persona
Questa quantità di corrente è mortale.
Quando si lavora con dispositivi elettrici, non usare l'altra mano per toccare oggetti che potrebbero essere collegati elettricamente a terra. Lavorare in ambienti umidi, in presenza di oggetti altamente conduttivi collegati a terra in prossimità di una persona, presenta un pericolo estremamente elevato e richiede il rispetto di misure di sicurezza elettrica rafforzate.
In modalità di emergenza (Fig. 2.30, b), quando una delle fasi della rete (un'altra fase della rete, diversa dalla fase toccata da una persona) è in cortocircuito verso terra, si verifica una ridistribuzione della tensione e la tensione della parte sana fasi differisce dalla tensione di fase della rete. Quando si tocca una fase di lavoro, una persona si trova sotto tensione, che è maggiore della tensione di fase, ma inferiore a quella lineare. Pertanto, non importa come scorre la corrente, questo caso è più pericoloso.
Collegamento monofase a un circuito di una rete con neutro isolato(Fig. 2.31). Nella produzione, per fornire energia agli impianti elettrici vengono utilizzate reti elettriche a tre fili con neutro isolato. In tali reti non esiste un quarto filo neutro con messa a terra e ci sono solo tre fili di fase. In questo diagramma, i rettangoli mostrano convenzionalmente la resistenza elettrica r UN, R V, R Con isolamento dei fili di ciascuna fase e capacità S A, S v, S s ogni fase relativa______________________
essere sotto tensioni significativamente più elevate e quindi più pericolose. Tuttavia, le principali conclusioni e raccomandazioni per garantire la sicurezza sono quasi le stesse.
Anche senza tenere conto della resistenza catene umane(una persona sta su un terreno bagnato con scarpe umide), la corrente che passa attraverso la persona sarà sicura:
Pertanto, un buon isolamento di fase è la chiave per la sicurezza. Tuttavia, con reti elettriche estese, questo non è facile da raggiungere. Nelle reti lunghe e ramificate con un gran numero di utenze la resistenza di isolamento è bassa e il pericolo aumenta.
Per reti elettriche lunghe, in particolare linee in cavo, la capacità di fase non può essere trascurata (CV0). Anche con un ottimo isolamento di fase (r = oo), la corrente scorrerà attraverso una persona attraverso la capacità delle fasi e il suo valore sarà determinato dalla formula:
Pertanto, i circuiti elettrici lunghi delle imprese industriali con elevata capacità sono altamente pericolosi, anche con un buon isolamento di fase.
Se l'isolamento di una fase è rotto, toccare una rete con un neutro isolato diventa più pericoloso che toccare una rete con un filo neutro messo a terra. In modalità emergenza (Fig. 2.31, B) la corrente che passa attraverso una persona che ha toccato la fase utile fluirà attraverso il circuito di dispersione verso terra fino alla fase di emergenza e il suo valore sarà determinato dalla formula:
Poiché la resistenza di chiusura D, la fase di emergenza a terra, è solitamente piccola, la persona sarà sotto tensione lineare e la resistenza del circuito risultante sarà uguale alla resistenza del circuito della persona ____, il che è molto pericoloso.
Per questi motivi, oltre che per la facilità d'uso (la capacità di ottenere tensioni di 220 e 380 V), le reti a quattro fili con neutro messo a terra per una tensione di 380/220 V sono diventate le più diffuse.
Non abbiamo considerato tutti i possibili schemi di rete elettrica e le opzioni touch. Nella produzione potresti avere a che fare con di più circuiti complessi alimentazione elettrica, soprattutto terrestre.
Per semplificare l’analisi, supponiamo gLA - gc= g c = g, UN SA= LIBBRE= Cc = C
Se una persona tocca uno dei fili o qualsiasi oggetto elettricamente collegato ad esso, la corrente fluirà attraverso la persona, la scarpa, la base e attraverso l'isolamento e la capacità dei fili verso gli altri due fili. Si forma così un circuito elettrico chiuso nel quale, a differenza dei casi precedentemente considerati, è inclusa la resistenza di isolamento di fase. Poiché la resistenza elettrica di un buon isolamento è di decine e centinaia di kilo-ohm, la resistenza elettrica totale del circuito è molto maggiore della resistenza del circuito formato in una rete con un filo neutro messo a terra. Cioè, la corrente che attraversa una persona in tale rete sarà inferiore ed è più sicuro toccare una delle fasi della rete con un neutro isolato.
La corrente attraverso una persona in questo caso è determinata dalla seguente formula:
dov'è la resistenza elettrica del circuito umano,
co = 2° - frequenza circolare della corrente, rad/s (per corrente a frequenza industriale = 50 Hz, quindi co = YuOl).
Se la capacità di fase è piccola (questo è il caso delle reti aeree corte), possiamo prendere C « 0. Quindi l'espressione per la quantità di corrente che attraversa una persona assumerà la forma:
Ad esempio, se la resistenza del pavimento è 30 kOhm, le scarpe di cuoio sono 100 kOhm, la resistenza umana è 1 kOhm e la resistenza di isolamento di fase è 300 kOhm, la corrente che attraversa la persona (per una rete 380/220 V) sarà essere uguale a
Una persona potrebbe anche non sentire una tale corrente.
1. Quali tipi di reti elettriche sono più comuni nella produzione?
2. Dai un nome alle tue fonti pericolo elettrico nella produzione.
3. Cos'è la tensione di contatto e la tensione di gradino? Come dipendono i loro valori dalla distanza dal punto in cui la corrente sfocia nel terreno?
4. Come vengono classificati i locali in base al grado di pericolo elettrico?
5. In che modo la corrente elettrica influisce su una persona? Elencare e descrivere i tipi di lesioni elettriche.
6. Quali parametri della corrente elettrica determinano la gravità della scossa elettrica? Specificare le soglie attuali.
7. Quale percorso della corrente elettrica attraverso il corpo umano è più pericoloso?
8. Indica le fonti di maggior pericolo elettrico nella produzione legate alla tua futura professione.
9. Effettuare un'analisi dei rischi delle reti elettriche con neutro messo a terra.
10. Fornire un'analisi dei pericoli delle reti elettriche con neutro isolato.
11.Quale contatto con conduttori sotto tensione è più pericoloso per una persona?
12. Perché toccare con la mano oggetti collegati elettricamente a terra (ad esempio un tubo dell'acqua) quando si lavora con dispositivi elettrici aumenta notevolmente il rischio di scosse elettriche?
13.Perché è necessario rimuovere la spina elettrica dalla presa durante la riparazione di apparecchiature elettriche?
14.Perché è necessario indossare scarpe quando si lavora con dispositivi elettrici?
15.Come si può ridurre il rischio di scosse elettriche?
L'analisi del rischio di lesioni si riduce praticamente alla determinazione del valore della corrente che scorre attraverso il corpo umano nelle varie condizioni in cui può trovarsi durante il funzionamento degli impianti elettrici, o della tensione di contatto. Il pericolo di lesioni dipende da una serie di fattori: lo schema di collegamento di una persona al circuito elettrico, la tensione di rete, lo schema della rete stessa, la modalità del suo neutro, il grado di isolamento delle parti sotto tensione da terra, la capacità delle parti attive rispetto al suolo, ecc.
Quali sono i circuiti per collegare una persona a un circuito elettrico?
I più tipici sono due schemi di collegamento: tra due fasi della rete elettrica, tra una fase e terra. Inoltre, è possibile toccare parti non conduttrici di corrente messe a terra che sono sotto tensione, nonché accendere una persona sotto tensione di passo.
Cos'è il neutro di un trasformatore (generatore) e quali sono le sue modalità operative?
Il punto di connessione tra gli avvolgimenti del trasformatore di alimentazione (generatore) è chiamato punto neutro, o neutro. Il neutro della fonte di alimentazione può essere isolato e messo a terra.
Messa a terra è il neutro di un generatore (trasformatore), collegato a un dispositivo di messa a terra direttamente o tramite bassa resistenza (ad esempio tramite trasformatori di corrente).
Isolato è il neutro di un generatore o trasformatore che non è collegato ad un dispositivo di terra o è collegato ad esso tramite un'elevata resistenza (dispositivi di segnalazione, misura, protezione, reattori di soppressione dell'arco di terra).
Qual è la base per scegliere la modalità neutra?
La scelta dello schema di rete, e quindi della modalità neutra della sorgente di corrente, viene effettuata in base ai requisiti tecnologici e alle condizioni di sicurezza.
A tensioni fino a 1000 V, entrambi gli schemi di rete trifase sono ampiamente utilizzati: tre fili con neutro isolato e quattro fili con neutro messo a terra.
In base ai requisiti tecnologici, viene spesso data preferenza a una rete a quattro fili che utilizza due tensioni operative: lineare e di fase; Pertanto, da una rete a quattro fili 380 V è possibile alimentare sia un carico di potenza - trifase, compreso tra i fili di fase con una tensione lineare di 380 V, sia un carico di illuminazione, compreso tra i fili di fase e neutro , cioè con una tensione di fase di 220 V. In questo caso l'installazione elettrica diventa notevolmente più economica grazie all'utilizzo di meno trasformatori, sezioni trasversali dei cavi più piccole, ecc.
In base alle condizioni di sicurezza, viene scelta una delle due reti in base alla situazione: in base alle condizioni in cui si tocca un filo di fase durante il normale funzionamento della rete, una rete con un neutro isolato è più sicura e in caso di emergenza una rete con un il neutro messo a terra è più sicuro. Pertanto è consigliabile utilizzare reti con neutro isolato quando è possibile mantenere un elevato livello di isolamento della rete e quando la capacità della rete rispetto a terra è insignificante. Possono trattarsi di reti a ramificazione sottile, non esposte ad ambienti aggressivi e sotto la costante supervisione di personale qualificato. Gli esempi includono reti di piccole imprese e installazioni mobili.
Le reti con neutro messo a terra vengono utilizzate laddove è impossibile garantire un buon isolamento degli impianti elettrici (a causa di elevata umidità, ambiente aggressivo, ecc.) o è impossibile individuare ed eliminare rapidamente i danni all'isolamento quando le correnti capacitive della rete, a causa alla sua significativa ramificazione, portata grandi valori, pericoloso per la vita umana. Tali reti includono reti di grandi imprese industriali, reti di distribuzione cittadina, ecc.
L'opinione esistente su un maggiore grado di affidabilità delle reti con un neutro isolato non è sufficientemente comprovata.
Le statistiche indicano che in termini di affidabilità operativa entrambe le reti sono quasi identiche.
A tensioni superiori a 1000 V fino a 35 kV, per motivi tecnologici le reti hanno un neutro isolato, mentre sopra 35 kV hanno un neutro messo a terra.
Poiché tali reti hanno una grande capacità del filo rispetto alla terra, è altrettanto pericoloso per una persona toccare un filo di rete con un neutro isolato o con messa a terra. Pertanto, per motivi di sicurezza, la modalità rete neutra al di sopra di 1000 V non viene selezionata.
Quali sono i pericoli del tocco bifasico?
Per tocco bifase intendiamo il tocco simultaneo di due fasi di un impianto elettrico sotto tensione (Fig. 1).
Riso. 1. Schema del tocco umano bifase su una rete a corrente alternata
Il tocco bifasico è più pericoloso. Con un tocco bifase, la corrente che passa attraverso il corpo umano lungo uno dei percorsi più pericolosi per il corpo (mano a mano) dipenderà dalla tensione applicata al corpo umano, pari alla tensione lineare della rete , nonché sulla resistenza del corpo umano:
- U l - tensione lineare, ovvero la tensione tra i fili di fase della rete;
- Persona R: resistenza del corpo umano.
In una rete con una tensione lineare U l = 380 V con una resistenza del corpo umano R persona = 1000 Ohm, la corrente che attraversa il corpo umano sarà pari a:
Questa corrente è mortale per l'uomo. Con un tocco bifase, la corrente che passa attraverso il corpo umano è praticamente indipendente dalla modalità neutra della rete. Di conseguenza, il contatto bifase è ugualmente pericoloso sia in una rete con neutro isolato che con neutro messo a terra (a condizione che le tensioni di linea di queste reti siano uguali).
I casi di contatto umano tra due fasi sono relativamente rari.
Cosa caratterizza il tocco monofase?
Il tocco monofase significa toccare una fase di un impianto elettrico sotto tensione.
Si verifica molte volte più spesso di un tocco bifase, ma è meno pericoloso, poiché la tensione sotto la quale si trova una persona non supera la tensione di fase. Di conseguenza, anche la corrente che passa attraverso il corpo umano è inferiore. Inoltre, questa corrente è fortemente influenzata dal modo neutro della sorgente di corrente, dalla resistenza di isolamento dei cavi della rete rispetto al suolo, dalla resistenza del pavimento (o base) su cui si trova una persona, dalla resistenza delle sue scarpe e alcuni altri fattori.
Qual è il pericolo del contatto monofase in una rete con neutro messo a terra?
Riso. 2. Schema di una persona che tocca una fase di una rete trifase con neutro messo a terra
In una rete con neutro messo a terra (Fig. 2), il circuito di corrente che attraversa il corpo umano comprende la resistenza del corpo della persona, delle sue scarpe, del pavimento (o base) su cui si trova la persona, nonché la resistenza di terra del neutro della fonte di corrente. Tenendo conto delle resistenze indicate, la corrente che attraversa il corpo umano è determinata dalla seguente espressione:
- U f - tensione di fase della rete, V;
- Persona R: resistenza del corpo umano, Ohm;
- R rev - resistenza delle scarpe di una persona, Ohm;
- R p - resistenza del pavimento (base) su cui si trova una persona, Ohm;
- R o - resistenza di terra del neutro della sorgente di corrente, Ohm.
Nelle condizioni più sfavorevoli (la persona che ha toccato la fase ha ai piedi scarpe conduttrici - umide o rivestite con chiodi metallici, si trova su un terreno umido o su una base conduttiva - un pavimento metallico, su una struttura metallica messa a terra), cioè quando R rev = 0 e R p = 0, l'equazione assume la forma:
Poiché la resistenza neutra R o è solitamente molte volte inferiore alla resistenza del corpo umano, può essere trascurata. Poi
Tuttavia, in queste condizioni, il contatto monofase, nonostante la corrente inferiore, è molto pericoloso. Pertanto, in una rete con una tensione di fase U f = 220 V con R persona = 1000 Ohm, la corrente che attraversa il corpo umano avrà il valore:
Tale corrente è mortale per l'uomo.
Se una persona indossa scarpe non conduttive (come galosce di gomma) e si trova su una superficie isolante (come un pavimento di legno), allora
- 45.000 - resistenza delle scarpe di una persona, Ohm;
- 100.000 - resistenza del pavimento, Ohm.
Una corrente di tale forza non è pericolosa per l'uomo.
Dai dati sopra riportati risulta chiaro che i pavimenti isolanti e le scarpe non conduttrici sono di grande importanza per la sicurezza di chi lavora negli impianti elettrici.
Quali sono le caratteristiche del tocco monofase in una rete con neutro isolato?
In una rete con neutro isolato (Fig. 3), la corrente che passa attraverso il corpo umano verso terra ritorna alla sorgente di corrente attraverso l'isolamento dei fili della rete, che in buone condizioni ha un'elevata resistenza.
Tenendo conto della resistenza della scarpa R circa e del pavimento o base R p su cui si trova la persona, collegata in serie con la resistenza del corpo umano R persona, la corrente che passa attraverso il corpo umano è determinata dall'equazione:
dove R da è la resistenza di isolamento di una fase della rete rispetto a terra, Ohm.
Riso. 3. Schema di una persona che tocca una fase di una rete trifase con neutro isolato
Nel caso più sfavorevole, quando una persona indossa scarpe conduttive e si trova su un pavimento conduttivo, cioè quando R ob = 0 e R p = 0, l'equazione sarà notevolmente semplificata:
In questo caso, in una rete con tensione di fase U f = 220 V e resistenza di isolamento di fase R = 90.000 Ohm con R persona = 1000 Ohm, la corrente che attraversa una persona sarà pari a:
Questa corrente è significativamente inferiore alla corrente (220 mA) che abbiamo calcolato per il caso di contatto monofase in condizioni simili, ma in una rete con neutro messo a terra. È determinata principalmente dalla resistenza di isolamento dei fili rispetto alla terra.
Quale rete è più sicura: con un neutro isolato o con messa a terra?
A parità di condizioni, il contatto umano con una fase di una rete con neutro isolato è meno pericoloso che in una rete con neutro messo a terra. Tuttavia, questa conclusione è valida solo per condizioni operative normali (senza guasti) delle reti, in presenza di capacità insignificante rispetto al suolo.
In caso di incidente, quando una delle fasi va in cortocircuito verso terra, una rete con neutro isolato può rivelarsi più pericolosa. Ciò è spiegato dal fatto che durante un simile incidente in una rete con neutro isolato, la tensione della fase non danneggiata rispetto alla terra può aumentare da fase a lineare, mentre in una rete con neutro messo a terra l'aumento di tensione sarà insignificante .
Tuttavia, le moderne reti elettriche, a causa della loro ramificazione e della notevole lunghezza, creano una grande conduttività capacitiva tra la fase e la terra. In questo caso, il pericolo che una persona tocchi una e due fasi è quasi lo stesso. Ognuno di questi tocchi è molto pericoloso, poiché la corrente che passa attraverso il corpo umano raggiunge valori molto elevati.
Cos'è la tensione del passo?
Per tensione di passo si intende la tensione tra due punti del circuito di corrente, situati a un passo l'uno dall'altro, su cui si trova contemporaneamente una persona. Solitamente la dimensione del gradino è di 0,8 m.
Per alcuni animali (cavalli, mucche), l'entità della tensione di passo è maggiore che per gli esseri umani e il percorso della corrente coinvolge il torace. Per questi motivi sono più suscettibili ai danni causati dalla tensione di passo.
La tensione di passo si verifica attorno al punto in cui la corrente scorre da un impianto elettrico danneggiato a terra. Il valore più grande sarà vicino al punto di transizione e il più piccolo ad una distanza superiore a 20 m, cioè oltre i limiti che limitano il campo di diffusione della corrente nel terreno.
Ad una distanza di 1 m dall'elettrodo di terra, la caduta di tensione è pari al 68% della tensione totale, ad una distanza di 10 m - 92%, ad una distanza di 20 m, i potenziali dei punti sono così piccoli che possono essere praticamente uguale a zero.
Tali punti sulla superficie del suolo sono considerati esterni all'attuale zona di diffusione e sono chiamati “terreno”.
Il pericolo di stress da camminata aumenta se la persona esposta cade. E poi la tensione del passo aumenta, poiché la corrente non passa più attraverso le gambe, ma attraverso tutto il corpo.
I casi di lesioni alle persone dovuti agli effetti dello stress da calpestio sono relativamente rari. Possono verificarsi, ad esempio, in prossimità di un filo caduto a terra (in tali momenti, fino a quando la linea non viene scollegata, non è consentito avvicinare persone e animali al punto in cui è caduto il filo). Le tensioni di passo più pericolose si verificano quando colpite da un fulmine.
Una volta nella zona di tensione di gradino, è necessario allontanarsi a piccoli passi nella direzione opposta al luogo del sospetto guasto a terra, e in particolare al filo che giace a terra.
La scossa elettrica a una persona a causa dell'influenza elettrica, cioè il passaggio di corrente attraverso una persona, è una conseguenza del suo contatto con 2 punti del circuito elettrico, tra i quali c'è una certa tensione. Il pericolo di un simile tocco è valutato, come è noto, dalla corrente che passa attraverso il corpo umano o dalla tensione sotto la quale si trova. Va notato che la tensione di contatto dipende da una serie di fattori: il circuito di collegamento di una persona al circuito elettrico, la tensione di rete, il circuito della rete stessa, la modalità del suo neutro, il grado di isolamento delle parti sotto tensione da terra, nonché la capacità delle parti attive rispetto al suolo, ecc.
Di conseguenza, il pericolo sopra indicato non è univoco: in un caso, l'inclusione di una persona in un circuito elettrico sarà accompagnata dal passaggio di piccole correnti attraverso di essa e non sarà molto pericolosa, in altri casi le correnti potranno raggiungere dimensioni significative; valori che possono portare alla morte. Questo articolo esamina la dipendenza del pericolo derivante dall'inclusione di una persona in un circuito elettrico, ovvero il valore della tensione di contatto e della corrente che scorre attraverso una persona, dai fattori elencati.
Questa dipendenza deve essere nota quando si valuta una determinata rete in base alle condizioni di sicurezza, selezionando e calcolando le misure di protezione adeguate, in particolare la messa a terra, l'azzeramento, spegnimento protettivo, dispositivi di monitoraggio dell'isolamento della rete, ecc.
In questo caso, in tutti i casi, eccetto quelli specificatamente indicati, assumeremo che la resistenza della base su cui sta una persona (terreno, pavimento, ecc.), così come la resistenza delle sue scarpe, sia insignificante e quindi può essere assunto uguale a zero.
Pertanto, gli schemi più tipici per collegare una persona a un circuito elettrico quando si toccano accidentalmente conduttori sotto tensione sono:
1. Collegamento tra due conduttori di fase del circuito,
2. Collegamento tra fase e terra.
Naturalmente, nella seconda opzione si presuppone che la rete in questione sia collegata elettricamente a terra a causa, ad esempio, della messa a terra del neutro della sorgente di corrente o a causa dello scarso isolamento dei conduttori rispetto a terra, oppure a causa di la presenza di una grande capacità tra di loro.
Il tocco bifase è considerato il più pericoloso, poiché in questo caso al corpo umano viene applicata una tensione lineare di 380 volt e la corrente che passa attraverso il corpo non dipende dallo schema reticolare e dalla modalità del suo neutro.
I tocchi bifase si verificano molto raramente e sono principalmente associati al lavoro sotto tensione:
Su quadri elettrici, assiemi e linee aeree;
Quando si utilizzano dispositivi di protezione individuale difettosi;
Su apparecchiature con parti sotto tensione non protette, ecc.
Il tocco monofase è generalmente considerato meno pericoloso, poiché la corrente che passa attraverso una persona in questo caso è limitata dall'influenza di una serie di fattori. Ma in pratica ciò accade molto più spesso di quello a due fasi. Pertanto, l'argomento di questo articolo è quello di analizzare solo i casi di tocco monofase nelle reti in esame.
Se una persona viene ferita da una scossa elettricaè necessario adottare misure per liberare la vittima dalla corrente e iniziare immediatamente a fornirgli il primo soccorso.
Liberare una persona dagli effetti della corrente necessario il più rapidamente possibile, ma è necessario prendere precauzioni. Se la vittima si trova in quota, è necessario adottare misure per evitare che cada.
Toccare una persona energica, è pericoloso e quando si eseguono operazioni di salvataggio è necessario osservare scrupolosamente alcune precauzioni contro possibili scosse elettriche alle persone che eseguono questi lavori.
Maggior parte in modo semplice liberare la vittima dalla corrente è scollegare un impianto elettrico o quella parte di esso che una persona tocca. Quando l'impianto è spento, la luce elettrica potrebbe spegnersi, quindi in assenza di luce diurna è necessario avere a portata di mano un'altra fonte di luce: una lanterna, una candela, ecc.
Dopo aver liberato la vittima dalla correnteè necessario stabilire l'entità del danno e, in base alle condizioni della vittima, fornirglielo cure mediche. Se la vittima non ha perso conoscenza, è necessario riposarla e, se sono presenti ferite o danni (contusioni, fratture, lussazioni, ustioni, ecc.), deve essere prestato il primo soccorso fino all'arrivo di un medico o portato in ospedale. la struttura medica più vicina.
Se la vittima ha perso conoscenza, ma respira ancora, è necessario adagiarla comodamente su un letto morbido (coperta, vestiti, ecc.), slacciare il colletto, la cintura, rimuovere gli indumenti restrittivi, pulire la cavità orale dal sangue e muco, garantire un afflusso di aria fresca, somministrare ammoniaca da annusare, cospargere con acqua, strofinare e riscaldare il corpo.
In assenza di segni di vita (nella morte clinica, non c'è respirazione o polso, le pupille degli occhi sono dilatate a causa della carenza di ossigeno della corteccia cerebrale) o respirazione intermittente, la vittima deve liberare rapidamente la vittima dagli indumenti che restringono respirare, pulire la bocca ed eseguire la respirazione artificiale e il massaggio cardiaco.
