Коэффициенты напряжения шага.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, принимаемым равным 1 м, на которых одновременно стоит человек, или, иначе говоря, падение напряжения в сопротивлении тела человека,В:

U _ш = I_h R_h, (2.42)

где I_h — ток, проходящий через человека по пути нога — нога, A; R_h — сопротивление тела человека, Ом.

В области защитных устройств от поражения током — заземления, зануления и др.— интерес представляют в первую очередь напряжения между точками на поверхности земли (или иного основания, на котором стоит человек) в зоне растекания тока с заземлителя. Без учета сопротивления растеканию тока основания напряжением шага будет являться разность потенциалов φ _х, В, и φ _х+а , В, двух точек на поверхности земли в зоне растекания тока, которые находятся на расстоянии х и (х + а) от заземлителя и на расстоянии шага а одна от другой и на которых стоит человек (рис. 2.15).

Рис. 2.15. Напряжение шага при одиночном заземлителе

Таким образом, напряжение шага, В, будет:

U _ш =φ _х - φ _х+а. (2.43)

Поскольку φ _х, и φ _х+а являются частями потенциала заземлителя  _з, то разность их также есть часть этого потенциала. Поэтому выражение (2.43) мы вправе записать в виде:

U _ш =φ _зβ₁, (2.44)

где β₁— коэффициент напряжения шага или просто коэффициент шага, учитывающий форму потенциальной кривой:

_(2.45)

Напряжение шага определяется отрезком АВ (рис. 2.15), длина которого зависит от формы потенциальной кривой, т. е. от типа заземлителя, и изменяется от максимального значения до нуля с изменением расстояния от заземлителя:

Напряжение шага с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек.

Как и в случае напряжения прикосновения, разность потенциалов между двумя точками, на которых стоит человек, т. е.

U _ш =φ _х - φ _{х+ а} = φ _з β ₁

делится между сопротивлением тела человека и последовательно соединенным с ним сопротивлением растеканию основания, на котором он стоит, R _ocн, Ом.

В данном случае сопротивление основания складывается из двух последовательно соединенных сопротивлений растеканию ног человека: R _ocн= 2 R _н (рис. 2.17).

Рис. 2.17. К определению напряжения шага с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию ног человека:

1 — потенциальная кривая; 2 — кривая, характеризующая изменение U _ш с изменением расстояния от заземлителя

Следовательно,

откуда напряжение шага, В:

(2.46)

или

(2.47)

где β ₂— коэффициент напряжения шага, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:

(2.48)

 

Коэффициенты напряжения прикосновения.

Напряжение прикосновения

Другими словами напряжением прикосновения (для человека) U _пр называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или падение напряжения в сопротивлении тела человека, В:

U _пр = I_h R_h, (2.35)

где I_h — ток, проходящий через человека по пути "рука - ноги", A; R_h — сопротивление тела человека,Ом.

В области защитных заземлений, занулений и т. п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя φ _з, а другая — потенциал основания в том месте, где стоит человек, φ _осн. При этом напряжение прикосновения:

U _пр = φ _з - φ _осн. (2.36)

Если принять во внимание характер изменения потенциала по поверхности грунта и пренебречь сопротивлением растеканию тока основания, то U _пр = φ _з α ₁,

где α₁ — коэффициент, прикосновения, учитывающий форму потенциальной кривой:

_(2.37)

Напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении основания, на котором стоит человек. Ток, стекающий в землю через человека, стоящего на земле, полу или другом основании, преодолевает сопротивление не только тела человека, но и этого основания, вернее, тех его участков, с которыми имеют контакт подошвы ног человека (сопротивление обуви в данном случае во внимание не принимается).

Сопротивление основания, на котором стоит человек, правильнее называть (аналогично сопротивлению заземлителя) сопротивлением растеканию тока основания ног; это сопротивление именуют также сопротивлением растеканию тока основания

Все положения, рассмотренные выше, справедливы для случаев, когда сопротивление растеканию основания, на котором стоит человек, равно нулю.

Следовательно, разность потенциалов (φз - φосн) = φз α 1,В, оказывается приложенной не только к сопротивлению тела человека Rh, Ом, но и к последовательно соединенному с ним сопротивлению основания R осн, Ом, на котором стоит человек (рис. 2.14):

φз α 1 = Ih (Rh +R осн).

Рис. 2.14. К определению напряжения прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию тока основания, на котором стоит человек:

1 — потенциальная кривая;

2 — кривая, характеризующая изменение U пр с изменением расстояния от заземлителя

Заменив в этом выражении ток Ih, А, проходящий через человека, его значением из (2.35), получим:

откуда напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопротивлении растеканию основания,В:

или

где α2 — коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий падение напряжения в сопротивлении растеканию основания, на котором стоит человек:

(2.41)

 

Виды электрических сетей.