Что такое напряжение прикосновения
Содержание
Безопасная работа с электрическими цепями невозможна без знания такого важного термина, как напряжение прикосновения. Эта фраза возникает, когда речь заходит о поражении током. Она должна быть знакома каждому, кто когда-либо работал с электрооборудованием. В быту этот термин применяют реже, хотя он вполне уместен во многих ситуациях. Что такое напряжение прикосновения и откуда оно берется, разберем в этой статье.
Что называют напряжением прикосновения
В технике часто приходится иметь дело с цепями, которые состоят из резисторов, транзисторов, конденсаторов и прочих элементов. Для них вычисляются токи и напряжения в различных задачах. Но иногда и человек может стать частью цепи. То же самое касается и животных, которые также могут пострадать от соприкосновения с проводами или электроустановками. Обычно это происходит из-за поврежденной изоляции, даже если оборудование заземлено. По мере удаления от заземлителя величина напряжения прикосновения увеличивается.
Если человек касается элемента цепи, которая находится под напряжением, какой-либо частью тела, а другой соприкасается с землей или участком с отличным напряжением, то его тело можно рассматривать в качестве двухполюсника. Разница потенциалов, возникающая при этом, называется напряжением прикосновения.
Опасность НП зависит от таких факторов, как:
- Схема замыкания электроцепи через тело.
- Схема используемой электросети и величина напряжения в ней.
- Является ли нейтраль используемой сети заземленной или изолированной.
- Степень изоляции токоведущих частей оборудования.
Само напряжение не является особо опасным. Разрушающее воздействие оказывает электрический ток. Но величина напряжения напрямую влияет на вероятность получить удар током. При использовании переменного тока безопасным считается напряжение, не превышающее 42 В.
Как ток воздействует на человека
Люди пользуются электроприборами ежедневно, а высокое напряжение смертельно опасно. Поэтому стоит учитывать, что поражение электрическим током может сопровождаться:
- ожогами;
- разложением органической жидкости;
- судорогами, вплоть до остановки сердца.
Поскольку организм устроен сложнее, чем электрическая цепь, то нужно учитывать следующие опасности:
- Длительность воздействия. Чем дольше на человека действует ток, тем выше риски. Поэтому важно прервать контакт пострадавшего с источником тока сразу же.
- Частота тока. При поражении постоянным током человека может отбросить от источника, что приведет к механическим травмам. В то же время переменный ток вызывает судороги, что мешает освободиться от пагубного воздействия.
- Путь протекания. Опасность также зависит от того, чем именно человек коснулся провода. Наиболее опасными ситуациями являются те, при которых ток затрагивает важные органы, например сердце.
Также следует учитывать персональные особенности. Существуют заболевания, которые делают человека более уязвимым к подобным воздействиям.
Сопротивление тела
Тело человека сложно представить в формате одного какого-то элемента. Каждая ткань характеризуется собственными параметрами. Так сопротивление жировой ткани выше, чем сопротивление крови. У живого организма присутствует как активная, так и емкостная составляющая сопротивления. Условно можно выделить следующие части:
- Наружный слой кожи на условной схеме представляют параллельными резистором и конденсатором.
- Внутренние компоненты тела отображаются только резистором, хотя, строго говоря, емкостная составляющая там также присутствует.
Итоговая картинка будет выглядеть следующим образом:
Такая схема наглядно показывает, что комплексное сопротивление зависит от частоты. Конденсаторы не будут вносить вклад, пока ток постоянный. Однако как только частота возрастет, проявит себя реактивная часть цепи. Для вычисления комплексного сопротивления понадобится такая формула:
Следует отметить, что при длительном воздействии тока сопротивление кожи следует рассматривать отдельно. Из-за потоотделения и прочих факторов, проводимость может возрасти, что следует учесть при расчетах.
Виды напряжения прикосновения
Пытаясь разобраться, что понимается под напряжением прикосновения, следует обратить внимание на то, что различают три вида такого напряжения: прямое, косвенное и дополнительное.
Чтобы возникло напряжение прямого прикосновения, человек должен дотронуться до элементов, пребывающих под напряжением. Такое происшествие возможно при ремонте или обслуживании техники, а также при плохо продуманной защите.
Человек может испытать напряжение косвенного прикосновения, если под напряжением находится элемент конструкции, который в норме опасности представлять не должен, поскольку является заземленным. Если же человек оказывается в контакте с двумя разными не обесточенными устройствами, тогда возникает дополнительное напряжение прикосновения.
Не следует считать, что опасность поражения током существует только при прикосновении к прибору. Также рассматривают шаговое напряжение. По определению — это разность потенциалов между конечностями человека или зверя, расположенными на земле. Обычно рассчитывают, что шаг взрослого составляет примерно метр. В случае крупного скота это расстояние увеличивают до 1.5 метров.
Шаговое напряжение зависит от характеристик почвы и того, насколько близко находится источник электрического поля. Наибольший потенциал возникает в том месте, где проводник соприкасается с землей. При удалении от него опасность уменьшается. Если мощность линии высока, то грунт будет опасен для человека в радиусе около 8 метров. Ощущается напряжение на расстоянии до 20 метров.
В такую зону не следует входить, а чтобы выбраться из-под действия шагового напряжения, следует передвигаться медленными шажками. Расстояние между стопами следует максимально сократить, при движении постараться не отрывать ног от земли. Следует обратить внимание на предметы вокруг. Так, сухие доски хуже проводят ток, поэтому их можно рассматривать в качестве дороги. А от железобетонных объектов следует держаться подальше. Поможет обезопасить человека обувь с диэлектрической подошвой. Она предотвратит протекание тока сквозь тело.
Допустимые значения напряжения прикосновения
Стандарты, определяющие допустимые токи и напряжения, описаны в ГОСТ 12.1.038–82. Так, в не аварийной ситуации на человека не должно действовать более чем 8 В и 1 мА постоянного тока или 2 В и 0.3 мА тока с частотой 50 Гц. Причем даже для таких значений суммарное время воздействия не может быть более 10 минут в сутки. Соответственно при возрастании значений снижается время.
Как рассчитывается
Общая формула, по которой выполняется расчет напряжения прикосновения, выглядит так:
Ток, проходящий через человека, вычисляют по формулам, указанным в таблице ниже.
При наличии защитного заземления в одной из точек прикосновения будет присутствовать потенциал данного устройства φз, а в другой — потенциал основания, на котором расположены ноги человека φосн. В таком случае напряжение прикосновения выражается через разницу потенциалов:
Если не учитывать сопротивление основания, принимая во внимание лишь характер изменения потенциала по поверхности почвы, формулу можно записать так:
Сопротивление основания может быть довольно большим. Его даже специально увеличивают, чтобы создать безопасные условия для человека.
Если человек находится на основании с высоким сопротивлением, то разность потенциалов будет приложенной и к его телу, и к основанию. Сопротивление последнего рассматривается как последовательно соединенное с сопротивлением тела. Следовательно,
После некоторых преобразований получим формулу для определения НП с учетом сопротивления основания.
Как измеряется
Измерение напряжения прикосновения осуществляется по методу амперметра-вольтметра. Он основывается на одновременном измерении стекающего с ЗУ электротока и напряжения прикосновения, вызванного им. НП определяется как разность потенциалов, присутствующая между заземленными элементами электроустройств, которых может коснуться человек и потенциальным электродом, имитирующим подошвы обуви человека, находящегося на земле в контрольной точке. Сопротивление тела заменяется эквивалентным сопротивлением параллельно подключенных вольтметра и резистора.
Значения НП после измерения необходимо выразить через расчетный ток замыкания на землю и через те сезонные условия, при которых НП может достичь максимального значения. Для этого используется следующая формула:
Для измерения НП используются также специальные приборы — измерители напряжения прикосновения.
Способы защиты
Чтобы снизить возможность возникновения опасных потенциалов на корпусах электрооборудования, его нужно, прежде всего, заземлить. Заземлив электроприбор, можно добиться практически нулевой разности потенциалов между корпусом и основанием.
Кроме заземления используют ряд профилактических мер.
Поскольку речь идет об элементах, которые в норме должны находиться под напряжением, то для безопасности их следует изолировать от людей. Такой вариант защиты называется основным. Он позволяет людям безопасно взаимодействовать с исправным прибором. Защита от косвенного прикосновения
Если изоляция оказывается поврежденной, прибор не должен становиться смертельно опасным. Для создания защиты может использоваться автоматическое отключение питания, дополнительная изоляция. Также прикосновение к устройству не будет опасным, если внутри него присутствует сверхнизкое напряжение.
Класс электробезопасности
Класс электробезопасности позволяет понять, как именно защищен прибор. Выделяют:
- 0 — токопроводящие элементы закрыты изоляцией. Соединение с заземляющим проводником не предусмотрено конструкцией, также отсутствует дополнительная изоляция. Такие приборы можно эксплуатировать только в безопасных помещениях.
- I — у таких устройств конструкция предусматривает заземление. Прибор оснащен специальной вилкой, на которой присутствует контакт для заземления.
- II — маркировка указывает на усиленную изоляцию. Заземление может присутствовать, если корпус металлический, но в общем случае оно не обязательно. Среди приборов этого класса встречаются те, что способны работать в условиях повышенной влажности, если обладают соответствующей отметкой на корпусе.
- III — безопасность этого класса высока, поскольку приборы не используют высокое напряжение для работы. К этому классу можно отнести устройства на батарейках или аккумуляторах, а также те, что обладают выносными блоками питания.
У приборов на корпусе могут располагаться специальные символы, с помощью которых определение типа защиты возможно даже без спецификации. Больше об этих обозначениях можно узнать из ГОСТ Р МЭК 61140.
Помимо перечисленных классов бывают еще промежуточные. Так код 00 информирует о том, что у прибора есть индикация напряжения на корпусе, а 0I подсказывает, что можно подключить заземляющее устройство к специальному контуру. Следует отметить, что класс 0 выходит из употребления. Электрооборудование все реже выпускается без какой-либо дополнительной защиты.
Загрузка...
