книги / Промывочные жидкости и тампонажные смеси

где Я, - сопротивлениезаземления, Ом; при этом, какправило,

R, «R, ию(С,Л+ СМ)/Й, « Я* * R‘ ■

Поэтому можно считать, что знаменатель дроби в (П.37) равен ЯЛ/Я,. Тогданапряжениеприкосновения

Unp=U^CJR3,

(П.38)

а ток, проходящий черезчеловека

h =У„р/К„ = иФшсуя,//г„. Ток,стекающий в землю череззаземлитель

I,=Unp/R3=U^CJ.

Если задано допустимое напряжение прикосновения £/прдоп, то

можно определить сопротивление заземления Я,6, при котором прикосновениекпроводу вблизи заземлениябезопасно. Для это­ го в (П.38) надо заменить ипрна Unpaon, аЯ, на Я,б. В итогеполу­

чим

„ _ ^пр.доп 36~ U^aCJ

Сказанноео проводе, заземленном в одной точке, относится и к проводу, заземленному в нескольких местах, посколькупод со­ противлением Я, можно понимать общее сопротивление не­ скольких заземлителей.

Ктеме6.Несчастныеслучаислюдьмиотвоздействия электрическоготокабезлетального исхода

Напряжением прикосновения называется напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается чело­ век, или, иначе говоря, падение напряжения на электрическом сопротивлении телачеловека:

U=LRh,пр л Л>

где /А—ток, проходящий черезчеловекапо пути рука—ноги. На­ пример, в системах защитных заземлений, занулений однаизэтих точек имеет потенциал заземлителя <р„ а другая —потенциал ср^ основания в том месте, где стоит человек. При этом напряжение прикосновения

Ч»=ф.-ф«».

или

^р=ф.“|.

где а,—коэффициентнапряженияприкосновенияили просто ко­ эффициентприкосновения, учитывающий формупотенциальной кривой

Напряжение прикосновения при одиночном заземлителе. Пусть оборудование, напримерэлектродвигатели, заземленоспомощью одиночногозаземлителя (электрода) (рис. П.24). При замыкании на корпус одного из этих двигателей на заземлителе и всех при­ соединенных к нему металлических частях, в том численакорпу­ сах двигателей, появится потенциал<р,. Поверхность земли вокруг заземлителя такжебудет иметь потенциал, изменяющийся по кри­ вой,зависящей от формы и размеров заземлителя (электрода).

Напряжение прикосновения для человека, касающегося зазе­ мленногокорпусаэлектродвигателяи стоящего наземле(случай 3 нарис. П.24), определяется отрезком АВ и зависитотформы по­ тенциальной кривой и расстоянияхмежду человеком и заземлителем (чем дальшеотзаземлителя находится человек, тем больше Unpи наоборот). Так, при наибольшем расстоянии, т. е. при х-^оо, а практически при х > 20 м (случай 1 на рис. П.24) напряжение

прикосновения имеет наибольшее значение: £/пр=<р}; при этом а, = 1.Это —наиболееопасный случай прикосновения.

Рис.П.24.Напряжение прикосновения при одиночномзаземлителе I—потенциальная кривая;II—кривая,характеризующая изменение Unt) при изменениих

При наименьшем значении х, т.е. когда человек стоит непо­ средственно на заземлителе (случай 2 на рис. П.24), £/пр= Ой а, =0. Это —безопасный случай, таккакчеловек неподвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя<р,.

При других значенияххв пределах 0—20 м (случай 3) Unpплав­ но возрастаетот0до<р„ аа, —от0 до 1.

В практике устройства защитных заземлений необходимо знатьмаксимальныенапряженияприкосновения.

Для примера проанализируем изменение £/при а, при оди­ ночном полушаровом заземлителе радиусом г. В этом случае по­ тенциал любой точки на поверхности земли вокруг заземлителя описываетсяуравнением <р= <р,/7*, поэтому

:= Ф,(|-'-А),

(П.39)

акоэффициентприкосновения
а^ =У-г/х.	(П.40)

При х-> о®, а практически при х> 20 м (случай / нарис. П.24) г/х»0. Напряжение прикосновения и коэффициент прикосно­ вениябудут иметьмаксимальныезначения: Unpmm=фз; а, = 1.

При х= г(случай 2)r/x=1, поэтому Unp=0 и а, =0.

При промежуточных значенияххот гдо 20 м £/при а, опреде­ ляютсяизвыражений (П.39) и (П.40).Так, если х=10 г(случай 3), тоа, = 1- г/(10 г) =0,9, a Unp=Ф,а, =0,9ф,.

При одиночном стержневом вертикальном заземлителе выра­ жения для расчета Unpи а, можно получить, вычитая уравнение потенциаланекоторой точки основанияизуравненияпотенциала

	заземлителя:
	„	/р,	4/	/,Р,	Vjc2+/2+/	1—	у/х2+/2+/
							;(П.41)
	Ч.„=ф,-Ф„с„=	In------—In--------- = Ф
	„р 1 “с;	2nl	d	2nl	х
				|пл^+7+/
			«,=!-—----f,----•				(П.42)
					In—
					d
	Максимальные			й а, будут прих=<» (практически прих>20 м):
			,,		7Л 4/ _		'
					2л/"rf <Р*’

В этом случае мы пренебрегли дробными выражениями в (П.41) и (П.42), посколькучислительих при х >/ и / »d весьма мал по сравнению со знаменателем.

Напряжение прикосновения при групповом заземлителе. Известно, что если поля растекания токов электродов группового заземли­ теля накладываются одно на другое, то все точки поверхности земли на участке между электродами имеют потенциалы, отлич­ ныеотнуля. Поэтому в любом месте участка Unp< ф, и а, < 1.

Рис.П.25.Напряжение прикосновения при групповомзаземлителе

Каки в случае одиночного заземлителя, Unp=0 и <р, =0 тогда, ко­ гда человек, касаясьзаземленного предмета, стоитнепосредственно наэлектроде, входящем в состав группового заземлителя. Наиболь­ шиезначения Unpи а, будут иметь наопределенном расстоянии от электродов,зависящем отихформы и взаимногорасположения.

Пусть заземпитель состоит из двух одинаковых полушаровых электродов радиусом г, расположенных на расстоянии хдруг от друга (рис. П.25). Из уравнения потенциальной кривой такого заземлителяполучим

Фс	r(s-r)
	x(s-x)
Тогда
U„ =<PV-<P,	ljs-r) ; а, = 1- r(s-r)
	•*(*-•*)‘

Каквидно изэтих выражений, Unpи а, имеютнаименьшиезна­ ченияв двух случаях —при наименьшем и наибольшем х, а имен­ но при х =г и х =(s —г), т.е. когдачеловек стоит наодном из электродов. В этом случае Unp=0 и а, =0.

Наибольшими Unpи а, будут при х =0,55, когдачеловек стоит

точно посерединемежду электродами
U = ф 1-4г-	1-4г-

Например, при s=20гполучим t/

=0,89(prp,aalnuix=0,89. Если

электроды не шаровые, адругой формы, то вычисление Uapи or, оказывается более сложным, а при большом числе электродов практически невозможным.

При проектировании защитных заземлений требуется знать наибольшеев данной конструкции заземлителя напряжение при­ косновения. Для этой цели используют максимальные а„ полу­ ченныеопытным путем.

При уменьшении s, т.е. при более частом расположении элек­ тродов, £/при а, снижаются —происходит выравнивание потен­ циаловнаповерхности земли.

В пределах площади, на которой размещены электроды груп­ пового заземлителя, максимальные Unpи от, наблюдаются, какпра­ вило, вточках, наиболееудаленных отэлектродов. Например, при размещении электродов по вершинам или сторонам правильного многоугольника £/npiTuu и alnuixоказываются в центре этих фигур.

Если электроды образуют сетку, состоящую из квадратных или прямоугольных клеток, то внутри каждой такой клетки наиболь­ шие Unpи or, будут точно в центре, причем в угловых Unpmaxи а|пих

будут больше, чем в других.

Напряжение прикосновения с учетом падения напряжения в сопро­ тивлении основания, на котором стоит человек. Ток, стекающий в землю через человека, стоящего на земле, полу и другом основа­ нии, преодолевает сопротивление не только тела человека, но и этого основания, вернее, тех его участков, с которыми имеюткон­ тактподошвы ногчеловека(в данном случаево вниманиене при­ нимаетсясопротивлениеобуви, носкови т. п.).

Сопротивление основания, на котором стоит человек, пра­ вильнее называть (аналогично сопротивлению заземлителя) со­ противлением растеканию тока основания, на котором стоит че­ ловек; нередко это сопротивление именуют также сопроти­ влением растеканию токас основанияили с ногчеловека.

Все положения, рассмотренные выше, справедливы дляслуча­ ев, когда сопротивление растеканию токаоснования, на котором стоитчеловек, равнонулю. В действительных условиях это сопро­ тивлениене равнонулю и в рядеслучаев бываетдовольно велико.

Рис.П.26.Копределениюнапряжения прикосновения сучетом падения напря­ жения всопротивлении растеканиютока основания,на которомстоитчеловек 1—потенциальная кривая;2—кривая,характеризующая изменение t/npс измене­

нием расстояния отзаземлителя

Следовательно, разностьпотенциалов равнаяф,а„оказы­ вается приложенной не только к сопротивлению тела человека, но и к последовательно соединенномус ним сопротивлению ос­ нования, накотором стоитчеловек(рис. П.26):

ф,а1=h(ЯА+/0-

Заменивв этом выражении ток/А, проходящий черезтелочелове­ ка, U^/R" ,получим

ФЛ = ^ (R„+Rra),

откуда найдем напряжение прикосновения с учетом падения на­ пряженияв сопротивлении растеканию основания:

или

^пр =Фза,а2,

где —коэффициент напряжения прикосновения, учитываю­ щий падение напряжения в сопротивлении растеканию тока ос­ нования, накотором стоитчеловек:

Сопротивление растеканию токаоснования, накотором стоит человек, или, иначе говоря, сопротивлениерастеканию токас ног человека, можно определитьследующим образом.

Подошвы обуви человека, создающие контакт с основанием, можно уподобить дисковому заземлителю, лежащему на по­ верхности земли (см. рис. П.5). Если площадь подошвы одной ноги принять равной 0,0225 м\ то диаметр d эквивалентного ей дискабудет равен 0,17 м, а сопротивлениерастеканию тока.

(П.44)

Полагая, что ступни ноготстоятоднаотдругой нарасстоянии шага, и считая поэтому, что их поля растеканиятоковне влияют одно надругое, получим искомоесопротивлениерастеканию тока основания, т. е. сопротивление растеканию тока с обеих ног че­ ловека:

*ос„ =*„/2= 1,5р.

Подставивэто значение в (П.43), получим окончательное вы­ ражение для коэффициента напряжения прикосновения, учиты­

вающего падениенапряжения в сопротивлении растеканию тока с ногчеловека:

R,

Ктеме 7.Несчастныеслучаи отэлектрическоготока слетальным исходом

Напряжением шага называется напряжение между двумя точ­ ками цепи, находящимисяоднаотдругой на расстоянии шага, на которых одновременностоитчеловек, или, иначеговоря, падение напряжения на сопротивлении телачеловека:

где /А—ток, проходящий через человека по пути нога —нога, А; Rh—сопротивлениетелачеловека, Ом.

Рис.П.27.Напряжение шага при одиночномзаземлителе

При эксплуатации защитных устройств отпоражениятоком — заземления, зануления и других—надо знать в первую очередь напряжения между точками наповерхности земли (или иногоос­

нования, на котором стоитчеловек) в зоне растеканиятока с заземлителя. В этом случаенапряжениешага—это разностьпотен­ циалов<ptи фх+вдвух точек на поверхности земли в зоне растека­ ниятока, которыенаходятсянарасстоянии хи х+аотзаземлителя и на расстоянии шага одна отдругой, и на которых одновре­ менностоитчеловек(рис. П.27):

=Ф,-Ф,^. (П.45)

При этом длинашагаапринимаетсяравной 0,8 м.

Посколькуфх и фх+вявляются частями потенциалазаземлителя Фэ,то их разностьтакжеесть часть этого потенциала. Поэтому вы­ ражение(П.45) можно записатьв виде

где р, —коэффициент напряжения шага, или просто коэффици­ ентшага, учитывающий форму потенциальной кривой

Напряжение шага при одиночном заэемлителе. Напряжение шага определяется отрезком ЛВ (рис. П.27), длина которого зависитот формы потенциальной кривой, т.е. типазаземлителя, и изменяет­ ся от максимальногозначениядо нуля с изменением расстояния отзаземлителя.

Наибольшие £/ши р, наблюдаютсяпри наименьшем расстоянии отзаземлителя, когда человек одной ногой стоитнепосредствен­ ноназаэемлителе, а другой —нарасстоянии шагаотнего. Объяс­ няется это тем, что потенциал вокругзаземлителей распределяет­ ся по вогнутым кривым и, следовательно, наибольший перепад оказывается, какправило, в началекривой.

Наименьшие £/ши р„ отмечаются при бесконечно большом удалении отзаземлителя, т. е. запределами поля растеканиятока (практически дальше20 м). В этом месте £/ш*0 и р,» 0.

При расстояниях меньше 20 м £/ши р, имеют промежуточные значения, зависящиеоттипазаземлителя.

При одиночном полушаровом заэемлителе радиусом г (рис. П.27)напряжениешагас учетом (П.4)

иш=Ф,-- ф3— = ф ------

х х+а х(х+а)