Условие: Определить величину тока, протекающего через тело человека, прикоснувшегося к корпусу поврежденной электрической установки в случае пробоя изоляции.
Примечание: Необходимо определить величину тока, проходящего через тело человека как при наличии защитного заземления, так и без него. Определить возможную тяжесть исхода поражения человека.
Исходные данные: Сопротивление изоляции, Rиз = 7,5 кОм Напряжение = 380 В Сопротивление человека, R= 1,2кОм Сопротивление заземлителя, r = 5 Ом.
Решение: Рассмотрим сначала случай без заземления. Имеем две точки с разными потенциалами: электроустановка с потенциалом 220 вольт и земля, на которой стоит человек, с потенциалом 0 вольт.
Между этими точками последовательно включены два сопротивления: сопротивление изоляции и сопротивление человека. Сила тока через сопротивления одна и та же и равна:
Iбез заземления =(U-0)/(Rиз+Rч).
Iбез заземления = (380−0)/(7500+1200) = 380/8700 = 0,4 367А = 43,67 мА Сила переменного тока 25 мА — 50мА с частотой 50 Гц воздействует на мышцы не только рук, но и туловища, в том числе на мышцы грудной клетки. В результате дыхательные движения грудной клетки сильно затрудняются.
В случае длительного воздействия этого тока дыхание может оказаться невозможным, после чего через некоторое время наступит смерть от удушья.
Этот ток одновременно вызывает сужение кровеносных сосудов, что приводит к повышению артериального давления крови и затруднению работы сердца.
Длительное воздействие этого тока вызывает ослабление деятельности сердца и как итог этого — потерю сознания.
При силе постоянного тока 30 мА ощущается нагревание, незначительное сокращение мышц рук.
Рассмотрим второй случай с заземлением. Здесь параллельно сопротивлению человека подключено сопротивление заземления. То есть ток, прошедший через сопротивление изоляции далее разветвляется на два. Ток через сопротивление изоляции равен.
Iс заземлением= U/(Rиз+(r*Rч)/(r+Rч)).
Iс заземлением = 380/(7500+(5*1200)/(5+1200)) = 380/(7500+6000/1205) = 380/(7500+4,979) = 0,0506 А = 50,63 мА Умножив этот ток на сопротивление изоляции, мы узнаем, какое напряжение упадёт на нём.
Uиз = Iс заземлением * Rиз
Uиз = 0,0506 * 7500 = 379,7 В Вычтем это падение напряжения из 380 вольт и узнаем, какой потенциал достанется человеку в точке прикосновения.
Uч = U — Uиз
Uч = 380 — 379,7 = 0,3 В Поделим этот потенциал на сопротивление человека и узнаем силу проходящего через него тока при наличии заземления.
Iч = Uч / R.
Iч = 0,3 / 1200 = 0,25 А = 0,25 мА Обычно человек начинает ощущать раздражающее действие переменного тока с частотой 50 Гц при величине тока 0,6 мА — 1,5 мА и постоянного тока 5 мА — 7 мА. Так как в нашем случае сила тока равна 0,25 мА, то человек не будет ощущать воздействие тока.
Вывод: Электроустановка с потенциалом 380 вольт должна быть заземлена.
