2. Напряжение прикосновения

Для человека, который стоит на грунте и касается оказавшегося под напряжением заземленного корпуса, напряжение прикосновения может быть определено по выражению

U_пр= _р - _н. (2.1)

Так как человек касает­ся корпуса, то потенциал руки _р есть потенциал корпуса или напряжение относительно земли, т. е.

(2.2)

Если ноги человека на­ходятся в точке А, то их потенциал _н находим из выражения (1.6):

(2.3)

Рисунок 2.1 - Напряжение прикосновения к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением:

I - кривая распределения потенциалов;

II - кривая распределения напряжения прикоснове­ния.

На рисунке 2.1 показано несколько корпусов потре­бителей (электродвигате­лей), присоединенных к заземлителю Rз. Потенциалы на поверх­ности грунта при замыкании на корпус любого потребителя рас­пределяются по кривой I. Потенциалы всех корпусов одинаковы, так как корпуса электрически связаны между собой зазем­ляющим проводом, падением напряжения в котором можно пре­небречь.

Чтобы получить значения напряжения прикосновения к кор­пусам, необходимо согласно (2.1) из напряжения относительно земли вычесть потенциал точки грунта, на которой стоит .человек. Для человека, стоящего над заземлителем, напряжение прикоснове­ния равно нулю, так как потенциалы рук и ног одинаковы и равны потенциалу корпусов.

По мере удаления от заземлителя напряжение прикосновения возрастает, и у последнего (третьего корпуса) оно равно напря­жению относительно земли, потому что человек стоит на земле и потенциал его ног _н равен нулю, т. е. из (2.1) имеем:

U_пр = U_з – 0. (2.4)

Если в выражение (2.1) подставить значение потенциала рук и ног из выражений (2.2) и (2.3) соответственно, то получим напряжение прикосновения

или

(2.5)

В выражении (2.5) первый множитель согласно выражению (1.8) представляет собой напряжение корпуса относительно земли U_З, второй множитель обозначим:

(2.6)

Подставив эти значения в выражение (2.5), получим напряжение прикосновения в поле растека­ния заземлителя любой конфи­гурации:

U_пр = U_з  ₁. (2.7)

Таким образом, в общем слу­чае напряжение прикосновения есть часть напряжения относи­тельно земли, так как ₁  1.

Величина ₁ называется коэффициентом напряжения прикосновения.

Для полусферического заземлителя этот коэффициент определяется по формуле (2.6).

Для заземлителей другой формы, особенно для сложных групповых заземлителей, выражение (2.6) получается очень сложным, поэтому для групповых заземлителей коэффициент ₁ приводится в справочной литературе.

Выражения (2.5) и (2.7) позволяют рассчитать напряжение прикосновений без учета дополнительных сопротивлений в цепи человека - сопротивления обуви R_об, сопротивления опорной поверхности ног растеканию тока или сопротивления пола R_н.

Полное сопротивление цепи человека равно:

(2.8)

Напряжение прикосновения с учетом дополнительных сопро­тивлений в цепи человека определяется из выражения

или

(2.9)

где ₂ - коэффициент, учитывающий падение напряжения в до­полнительных сопротивлениях цепи человека.

Коэффициент ₂ может быть.определен, если известны эти сопротивления R_об и R_н. Сопротивление обуви может колебаться в широких пределах,- от нескольких МОм до нескольких Ом, поэтому в наружных электроустановках, а также сырых помещениях сопротивлением обуви можно пренебречь.

Сопротивление опорной поверхности ног можно определить, если представить ноги человека как два полусферических (радиусом х_н) заземлителя (рисунок 2.2), включенных параллельно.

Рисунок 2.2 - Растекание тока в грунте с опорной поверхности ног человека.

Тогда

(2.10)

где _S - удельное сопротивление поверхностного слоя грунта;

х_н - эквивалентный радиус опорной поверхности ног (х_н  7 см).

С некоторым приближением можно использовать это выраже­ние и для учета сопротивления пола, на котором стоит человек.

Ток через человека при прикосновении к заземленным нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением, определяется из выражения (2.9).

Если учесть, что

получим:

(2.11)

Коэффициент ₁ зависит от расстояния между точкой, на кото­рой стоит человек, и заземлителем.

Если человек стоит над заземлителем (х = х_з), ₁ =0, напряжение прикосновения и ток через человека также равны нулю.

Человек, находящийся на земле, т. е. вне поля растекания (х > 20 м), попадает под напря­жение прикосновения, равное напряжению относительно земли (если не учитывать коэффициент ₂).