Il grado di scossa elettrica è influenzato da: intensità di corrente, tensione, tipo di corrente, percorso della corrente attraverso il corpo umano, caratteristiche individuali del corpo umano, suo stato psicologico, presenza di alcol e droghe nel corpo, parametri microclimatici , il tempo in cui una persona rimane sotto l'influenza della corrente elettrica.
Passando attraverso il corpo umano, la corrente elettrica ha 4 tipi di effetti:
Azione termica– si manifesta con ustioni di singole parti del corpo, riscaldamento dei vasi sanguigni, del sangue, dei nervi, del cuore, del cervello ad alte temperature, che provoca gravi danni agli organi.
Azione elettrolitica– decomposizione del fluido organico (linfa e sangue) con una violazione della sua composizione.
Azione meccanica– stratificazione (dinamica), rottura dei tessuti corporei (muscoli cardiaci, vasi sanguigni) a seguito dell’effetto elettrodinamico; formazione esplosiva istantanea di vapore dal fluido tissutale e dal sangue surriscaldato dalla corrente.
Biologico– si manifesta con l’interruzione dei processi biologici che si verificano nel corpo, accompagnata da irritazione (distruzione) dei nervi e di altri tessuti e ustioni, cessazione dell’attività degli organi respiratori e circolatori.
L'esposizione alla corrente elettrica può causare lesioni locali o danni generali scossa elettrica(scosse elettriche).
A locale includono: ustioni eclettiche, metallizzazione della pelle, danni meccanici, elettrooftalmia (infiammazione delle membrane esterne degli occhi).
A generale: una scossa elettrica che colpisce (o minaccia di danneggiare) l'intero organismo a causa dell'interruzione del normale funzionamento degli organi vitali. Le lesioni generali sono accompagnate dall'eccitazione di vari gruppi muscolari del corpo umano, che può portare a convulsioni, paralisi degli organi respiratori del cuore e arresto cardiaco.
35. Fattori che influenzano la gravità della scossa elettrica
Fattori che determinano il rischio di scossa elettrica:
1. Elettrico:
Voltaggio;
Tipo di corrente;
La sua frequenza;
Resistenza elettrica umana.
2. Non elettrico:
Caratteristiche individuali di una persona;
Durata attuale;
Il suo cammino è attraverso l'uomo.
3. Stato dell'ambiente .
4. Corrente elettrica più bassa che provoca una sensazione irritante in una persona si chiama soglia di corrente percepibile. Questo è di circa 1,1 MA per una frequenza attuale di 50 Hz e per DC– 6MA.
36. Collegamento monofase e bifase di una persona in varie reti elettriche
La scossa elettrica si verifica quando una persona viene cortocircuitata circuito elettrico attraverso il corpo umano. Ciò si verifica quando una persona tocca almeno due punti di un circuito elettrico, tra i quali è presente tensione. L'inserimento di una persona in un circuito può avvenire in diversi modi: tra il filo e la terra, detto collegamento monofase; tra due fili - collegamento bifase. Questi schemi sono più tipici per le reti CA trifase. È anche possibile commutare tra due fili e terra contemporaneamente; tra due punti sul terreno aventi potenziali diversi, ecc.
Connessione monofase di una persona alla rete rappresenta il contatto diretto di una persona con parti di un impianto o di un'apparecchiatura elettrica che sono normalmente o accidentalmente sotto tensione. In questo caso, il grado di pericolo di lesioni varierà a seconda che la rete elettrica abbia un neutro messo a terra o isolato, nonché a seconda della qualità dell'isolamento dei cavi di rete, della sua lunghezza, della modalità operativa e di una serie di altri fattori. parametri. Quando si collega una fase monofase a una rete con neutro messo a terra, una persona si trova sotto una tensione di fase, che è 1,73 volte inferiore a quella lineare, ed è esposta a una corrente, la cui entità è determinata dal valore della tensione di fase dell'installazione e la resistenza del corpo umano Un ulteriore effetto protettivo è fornito dall'isolamento del pavimento su cui poggia un uomo e le scarpe.
Tocco bifaseè, di regola, più pericoloso, poiché la tensione più alta in una data rete viene applicata al corpo umano (per una rete trifase - lineare) e la corrente //g che passa attraverso il corpo umano risulta essere indipendente della modalità neutro (per una rete trifase) o della presenza della messa a terra di uno dei conduttori rete monofase ed è della massima importanza. I casi di tocco bifasico si verificano molto raramente.
Esistono vari schemi per collegare una persona a un circuito elettrico:
Tocco monofase: toccare il conduttore di una fase di un impianto elettrico attivo;
Tocco bifase – contatto simultaneo dei conduttori di due fasi di un impianto elettrico esistente;
Toccare parti senza corrente di impianti elettrici che sono sotto tensione a causa di danni all'isolamento;
L'attivazione della tensione di passo avviene tra due punti del terreno (suolo) che si trovano sotto potenziali diversi.
Consideriamo gli schemi più tipici per collegare una persona a un circuito di corrente elettrica.
Tocco monofase in rete con neutro saldamente collegato a terra. Corrente che scorre attraverso il corpo umano ( Io) con un tocco monofase (Fig. 6) si chiuderà nel circuito: fase l 3 – corpo umano – base (pavimento) – conduttore di terra neutro – neutro (punto zero).
Riso. 6. Schema del tocco monofase nella rete
con neutro saldamente messo a terra
Secondo la legge di Ohm: ,
Dove R o – resistenza di terra neutra,
R base - resistenza di base.
Se la base (pavimento) è conduttiva, allora R base ≈ 0
Considerando questo R O" Rh, Quello
Ehi = U F
Tale tocco è estremamente pericoloso.
Contatto monofase in una rete con neutro isolato. La corrente che scorre attraverso il corpo umano (Fig. 7) è chiusa in circuiti: fase l 3 – corpo umano – pavimento per poi ritornare in rete attraverso l'isolamento di fase l 2 e l 1, cioè quindi la corrente segue i circuiti: isolamento di fase l 2 - fase l 2 - neutro (punto zero) e isolamento di fase l 1 - fase l 1 – neutro (punto zero). Pertanto, nel circuito di corrente che scorre attraverso il corpo umano, gli isolamenti di fase sono collegati in serie con esso l 2 e l 1 .
Riso. 7. Schema del tocco monofase nella rete
con neutro isolato
Resistenza di isolamento di fase Z ha un attivo ( R) e componenti capacitivi ( CON).
R– caratterizza l’imperfezione dell’isolamento, cioè la capacità dell'isolamento di condurre corrente, sebbene molto peggiore dei metalli;
CON– la capacità della fase rispetto alla terra è determinata dalle dimensioni geometriche di un condensatore immaginario, le cui “armatura” sono le fasi e le masse.
A R 1 = R 2 = R 3 = R f e CON 1 = CON 2 = CON 3 = CON Corrente F che scorre attraverso il corpo umano:
Dove Z- resistenza totale di isolamento del filo di fase rispetto alla terra.
Se si trascura la capacità di fase CON f = 0 (reti aeree di breve durata), quindi:
da cui ne consegue che l'entità della corrente dipende non solo dalla resistenza umana, ma anche dalla resistenza di isolamento del filo di fase rispetto alla terra.
Se, ad esempio, R 1 = R 2 = R 3 = 3000 Ohm, quindi
; Ehi= 0,0111000 = 110 V
Tocco bifase. Con un tocco bifase (Fig. 8), indipendentemente dalla modalità neutra, la persona si troverà sotto la tensione di linea della rete U l e secondo la legge di Ohm:
A U l =380 V: IO= 380/1000 = 0,38 A = 380 mA.
Riso. 8. Schema del tocco umano in due fasi
Il contatto bifase è estremamente pericoloso; tali casi sono relativamente rari e sono, di norma, il risultato del lavoro sotto tensione in impianti elettrici fino a 1000 V, che costituisce una violazione delle regole e delle istruzioni.
Toccando un corpo metallico che è energizzato. Toccando il corpo dell'impianto elettrico (Fig. 9), in cui la fase ( l 3) chiuso al corpo, equivalente a toccare la fase stessa. Pertanto, l’analisi e le conclusioni per i casi di contatto monofase discussi in precedenza sono pienamente applicabili al caso di guasto del telaio.
Riso. 9. Schema di una persona che tocca il metallo
corpo sotto tensione
La conoscenza dei processi che si verificano negli impianti elettrici consente agli ingegneri energetici di utilizzare in sicurezza apparecchiature di qualsiasi tensione e tipo di corrente, eseguire lavori di riparazione e manutenzione impianti elettrici.
Le informazioni contenute in PTB e PTE aiutano a evitare casi di scosse elettriche in un'installazione elettrica: i principali documenti creati dai migliori specialisti sulla base di un'analisi degli incidenti con persone colpite da fattori pericolosi che accompagnano il funzionamento dell'energia elettrica.
Circostanze e ragioni per cui una persona è esposta alla corrente elettrica
Le linee guida sulla sicurezza identificano tre gruppi di motivi che spiegano la scossa elettrica ai lavoratori:
1. avvicinamento involontario ed accidentale a parti sotto tensione a distanza inferiore a quella di sicurezza o contatto con le stesse;
2. verificarsi e sviluppo di situazioni di emergenza;
3. violazione dei requisiti specificati nei documenti disciplinari che prescrivono le regole di condotta dei lavoratori negli impianti elettrici esistenti.
Valutare il pericolo di lesioni umane implica determinare mediante calcoli l’entità delle correnti che attraversano il corpo della vittima. In questo caso, è necessario tenere conto di molte situazioni in cui possono verificarsi contatti in punti casuali dell'impianto elettrico. Inoltre, la tensione ad essi applicata varia in base a molti motivi, comprese le condizioni e le modalità operative schema elettrico, le sue caratteristiche energetiche.
Condizioni per lesioni umane dovute alla corrente elettrica
Affinché la corrente possa fluire attraverso il corpo della vittima, è necessario creare un circuito elettrico collegandolo ad almeno due punti del circuito che presentano una differenza di potenziale: tensione. SU apparecchiature elettriche Possono verificarsi le seguenti condizioni:
1. contatto simultaneo bifase o bipolare di diversi poli (fasi);
2. monofase o unipolare che tocca il potenziale del circuito, quando la persona ha un collegamento galvanico diretto con il potenziale di terra;
3. creazione accidentale di contatto con elementi conduttori di un impianto elettrico che si è messo sotto tensione a seguito dello sviluppo di un incidente;
4. esposizione a tensione di passo, quando si crea una differenza di potenziale tra i punti in cui si trovano contemporaneamente le gambe o altre parti del corpo.
In questo caso, può verificarsi un contatto elettrico della vittima con una parte sotto tensione dell'impianto elettrico, che è considerato dal PUE come un contatto:
1. diretto;
2. o indiretto.
Nel primo caso si crea per contatto diretto con una parte sotto tensione sotto tensione e nel secondo per contatto con elementi circuitali non isolati, quando un potenziale pericoloso li ha attraversati in caso di incidente.
Determinare le condizioni per il funzionamento sicuro di un impianto elettrico e preparare i lavoratori al suo interno posto di lavoro, necessario:
1. analizzare casi di probabile creazione di percorsi per il passaggio di corrente elettrica attraverso il corpo del personale di servizio;
2. confrontare il suo valore massimo possibile con gli attuali standard minimi accettabili;
3. decidere in merito all'attuazione delle misure di sicurezza elettrica.
Caratteristiche dell'analisi delle condizioni di infortunio alle persone negli impianti elettrici
Per valutare la quantità di corrente che passa attraverso il corpo della vittima in una rete a tensione continua o alternata, vengono utilizzati i seguenti tipi di notazione:
1. Resistenze:
Rh: nel corpo umano;
R0 - per dispositivo di messa a terra;
R dallo strato isolante rispetto al contorno del terreno;
2. correnti:
Ih - attraverso il corpo umano;
Iз - cortocircuito verso terra;
Uc - circuiti di correnti alternate continue o monofase;
Ul - lineare;
Uph - fase;
Upr: tocco;
Ush - passo.
In questo caso, sono possibili i seguenti schemi tipici per collegare una vittima ai circuiti di tensione nelle reti:
1. CC a:
contatto unipolare di un conduttore con potenziale isolato dal circuito di terra;
contatto unipolare del potenziale del circuito con un polo messo a terra;
contatto bipolare;
2. reti trifase a;
contatto monofase con uno dei conduttori potenziali (caso generalizzato);
contatto bifase.
Schemi di danno nei circuiti DC
Contatto umano unipolare con potenziale isolato da terra
Sotto l'influenza della tensione Uc, la corrente Ih scorre attraverso una catena creata in sequenza dal potenziale del conduttore inferiore, del corpo della vittima (braccio-gamba) e del circuito di terra attraverso la doppia resistenza di isolamento del mezzo.
Contatto umano unipolare con potenziale del polo messo a terra
In questo schema la situazione è aggravata collegando al circuito di terra un filo potenziale con una resistenza R0 prossima allo zero e significativamente inferiore a quella del corpo della vittima e dello strato isolante ambiente esterno.
La forza della corrente richiesta è approssimativamente uguale al rapporto tra la tensione di rete e la resistenza corpo umano.
Contatto umano bipolare con potenziali di rete
La tensione di rete viene applicata direttamente al corpo della vittima e la corrente che attraversa il suo corpo è limitata solo dalla sua insignificante resistenza.
Schemi generali di danno nei circuiti trifase in corrente alternata
Creare un contatto umano tra potenziale di fase e terra
In generale, esiste una resistenza tra ciascuna fase del circuito e il potenziale di terra, creando una capacità. Il neutro degli avvolgimenti della sorgente di tensione ha una resistenza generalizzata Zn, il cui valore è sistemi diversi Il circuito di terra cambia.
Le formule per il calcolo della conduttività di ciascuna catena e della corrente totale Ih attraverso la tensione di fase Uph sono presentate nell'immagine con le formule.
Formazione del contatto umano tra due fasi
La massima grandezza e pericolo è la corrente che passa attraverso la catena creata tra i contatti diretti del corpo della vittima con i fili di fase. In questo caso parte della corrente può passare lungo il percorso attraverso il terreno e la resistenza di isolamento del mezzo.
Caratteristiche del tocco bifase
Nei circuiti CC e CA trifase, la creazione di contatti tra due potenziali diversi è molto pericolosa. Con questo schema, una persona è sottoposta allo stress maggiore.
In un circuito con un'alimentazione a tensione costante, la quantità di corrente che attraversa la vittima viene calcolata con la formula Ih=Uc/Rh.
In una rete AC trifase questo valore si calcola dal rapporto Ih=Uл/Rh=√3 Uф/Rh.
Considerando questo La resistenza elettrica media del corpo umano è di 1 kiloohm, calcoliamo la corrente che si verifica in una rete di tensione CC e CA di 220 volt.
Nel primo caso sarà: Ih=220/1000=0,22A. Questo valore di 220 mA è sufficiente perché la vittima subisca una contrazione muscolare convulsa, quando senza un aiuto esterno non è più in grado di liberarsi dagli effetti del tocco accidentale trattenendo corrente.
Nel secondo caso Ih=(220 1.732)/1000=0,38A. Con questo valore di 380 mA esiste il pericolo mortale di lesioni.
Richiamiamo anche l'attenzione sul fatto che nella rete AC tensione trifase la posizione del neutro (può essere isolato da terra o viceversa - cortocircuitato) ha un effetto minimo sull'entità della corrente Ih. La sua parte principale non passa attraverso il circuito di terra, ma tra i potenziali di fase.
Se una persona ha utilizzato dispositivi di protezione che garantiscono il suo isolamento affidabile dal contorno terrestre, in una situazione del genere saranno inutili e non aiuteranno.
Caratteristiche del tocco monofase
Rete trifase con neutro solidamente messo a terra
La vittima tocca uno dei fili di fase e cade nella differenza di potenziale tra questo e il circuito di terra. Tali casi si verificano più spesso.
Sebbene la tensione di fase rispetto alla terra sia 1.732 volte inferiore a quella lineare, un caso del genere rimane pericoloso. Le condizioni della vittima possono peggiorare:
modalità neutra e qualità della sua connessione;
resistenza elettrica dello strato dielettrico dei fili rispetto al potenziale di terra;
tipo di calzatura e sue proprietà dielettriche;
resistenza del suolo nel luogo della vittima;
altri fattori correlati.
Il valore della corrente Ih in questo caso può essere determinato dalla relazione:
Ih=Su/(Dh+Rob+Rp+R0).
Ricordiamo che le resistenze del corpo umano Rh, delle scarpe Rob, del pavimento Rp e della messa a terra al neutro R0 sono prese in Ohm.
Più piccolo è il denominatore, più forte è la corrente creata. Se un dipendente indossa scarpe conduttive, ad esempio, ha i piedi bagnati o le suole sono ricoperte di chiodi metallici e inoltre si trova su un pavimento metallico o un terreno umido, allora possiamo supporre che Rb = Rp = 0. Ciò garantisce il caso più sfavorevole per la vita della vittima.
Ih=Uф/(Rh+R0).
Con una tensione di fase di 220 volt, otteniamo Ih = 220/1000 = 0,22 A. Oppure una corrente mortale di 220 mA.
Calcoliamo ora l'opzione quando un lavoratore utilizza dispositivi di protezione: scarpe dielettriche (Rob = 45 kOhm) e una base isolante (Rp = 100 kOhm).
Ih=220 /(1000 +45000+10000)=0,0015 A.
Abbiamo ottenuto un valore di corrente sicuro di 1,5 mA.
Rete trifase con neutro isolato
Non esiste un collegamento galvanico diretto tra il neutro della sorgente di corrente e il potenziale di terra. La tensione di fase viene applicata alla resistenza dello strato isolante Riz, che ha un valore molto elevato, che viene monitorato durante il funzionamento e mantenuto costantemente in buone condizioni.
Il circuito del flusso di corrente attraverso il corpo umano dipende da questo valore in ciascuna fase. Se prendiamo in considerazione tutti gli strati della resistenza attuale, il suo valore può essere calcolato utilizzando la formula: Ih=Uph/(Rh+Rob+Rp+(Riz/3)).
Nel caso più sfavorevole, quando si creano le condizioni di massima conduttività attraverso scarpe e pavimento, l'espressione assumerà la forma: Ih=Uph/(Rh+(Riz/3)).
Se consideriamo una rete a 220 volt con uno strato di isolamento di 90 kOhm, otteniamo: Ih=220/(1000+(90000/3)) =0,007 A. Tale corrente di 7 mA sarà avvertita bene, ma non sarà in grado di procurare un infortunio mortale.
Si tenga presente che nell'esempio in esame abbiamo volutamente omesso la resistenza del terreno e delle scarpe. Se vengono presi in considerazione, la corrente scenderà a un valore sicuro, circa 0,0012 A o 1,2 mA.
Conclusioni:
1. Nei circuiti con neutro isolato è più facile garantire la sicurezza dei lavoratori. Dipende direttamente dalla qualità dello strato dielettrico dei fili;
2. nelle stesse circostanze di contatto del potenziale di una fase, un circuito con neutro messo a terra rappresenta un pericolo maggiore rispetto a uno isolato.
Considera il caso di toccare una custodia di metallo apparecchio elettrico, se l'isolamento dello strato dielettrico al suo interno è rotto al potenziale di fase. Quando una persona tocca questo corpo, la corrente fluirà attraverso il suo corpo fino a terra e poi attraverso il neutro fino alla sorgente di tensione.
Il circuito equivalente è mostrato nella figura sotto. Il carico creato dal dispositivo ha una resistenza Rн.
La resistenza di isolamento Riz insieme a R0 e Rh limita la corrente di contatto fase-fase. È espresso dalla relazione: Ih=Uph/(Rh+Riz+Ro).
In questo caso, di regola, anche in fase di progetto, quando si scelgono i materiali per il caso in cui R0 = 0, si cerca di rispettare la condizione: Riz>(Uph/Ihg) -Rh.
Il valore di Ihg è chiamato la soglia della corrente insensibile, il cui valore una persona non sentirà.
Concludiamo: la resistenza dello strato dielettrico di tutte le parti che trasportano corrente rispetto al contorno del terreno determina il grado di sicurezza dell'impianto elettrico.
Per questo motivo tutte queste resistenze sono standardizzate e prese in considerazione nelle tabelle approvate. Allo stesso scopo, non sono le resistenze di isolamento stesse ad essere standardizzate, ma le correnti di dispersione che le attraversano durante le prove.
Tensione di passo
Negli impianti elettrici vari motivi Potrebbe verificarsi un incidente quando il potenziale di fase tocca direttamente il circuito di terra. Se su una linea elettrica aerea uno dei fili è sotto l'influenza vari tipi i carichi meccanici vengono rotti, allora è in questo caso che si manifesta una situazione simile.
In questo caso, nel punto di contatto del filo con il terreno viene generata una corrente che crea una zona di diffusione attorno al punto di contatto, un'area sulla cui superficie appare un potenziale elettrico. Il suo valore dipende dalla corrente di guasto Iз e dalle condizioni specifiche del terreno r.
Una persona che si trova entro i confini di questa zona cade sotto l'azione della tensione di gradino Ush, come mostrato nella metà sinistra dell'immagine. L'area della zona di diffusione è limitata dal contorno dove non c'è potenziale.
Il valore della tensione di gradino si calcola utilizzando la formula: Ush=Uз∙β1∙β2.
Tiene conto della tensione di fase nel punto di diffusione della corrente - Uз, che è specificata dai coefficienti delle caratteristiche di diffusione della tensione β1 e dall'influenza della resistenza della scarpa e della gamba β2. I valori di β1 e β2 sono pubblicati nei libri di consultazione.
Il valore della corrente attraverso il corpo della vittima si calcola con l’espressione: Ih=(Uз∙β1∙β2)/Rh.
Sul lato destro della figura, in posizione 2, la vittima crea un contatto con il potenziale di terra del filo. È influenzato dalla differenza di potenziale tra il punto di contatto con la mano e il circuito di terra, che è espressa dalla tensione di contatto Upr.
In questa situazione la corrente si calcola utilizzando l'espressione: Ih=(Uph.z.∙α )/ Rh
I valori del coefficiente di diffusione α possono variare entro 0÷1 e tengono conto delle caratteristiche che influenzano Up.
Nella situazione considerata, si applicano le stesse conclusioni di quando si crea un contatto monofase per le vittime durante il normale funzionamento di un impianto elettrico.
Se una persona si trova al di fuori della zona di flusso attuale, si trova in una zona sicura.
Tali malattie che aggravano l'esito del danno elettrico includono: aumento della funzione tiroidea, molte malattie sistema nervoso, angina pectoris. Particolarmente degno di nota è l'effetto dell'intossicazione da alcol. Oltre al fatto che una persona in stato di intossicazione alcolica più spesso commette errori e riceve lesioni elettriche, a causa dell'intossicazione da alcol, il suo sistema nervoso centrale perde il suo ruolo regolatore nel controllo della respirazione e della circolazione sanguigna, il che aggrava significativamente l'esito dell'intossicazione alcolica. infortunio.
Inclusione di una persona in un circuito di corrente elettrica
Motivi per l'inclusione. Una persona è inclusa in un circuito di corrente elettrica attraverso il contatto diretto del corpo con una parte sotto tensione di un impianto elettrico sotto tensione. Ciò di solito si verifica a causa di negligenza o come risultato di azioni umane errate, nonché a causa del malfunzionamento degli impianti elettrici e dei dispositivi di protezione tecnica. Tali casi, ad esempio, includono quanto segue:
Toccare parti sotto tensione sotto tensione, supponendo che siano diseccitate;
Durante la riparazione, pulizia o ispezione, toccare parti sotto tensione precedentemente diseccitate, ma alle quali è stata applicata erroneamente tensione da una persona non autorizzata o un dispositivo di avviamento difettoso acceso spontaneamente;
Toccare parti metalliche di impianti elettrici che normalmente non sono sotto tensione, ma lo diventano rispetto a terra a causa di danni all'isolamento elettrico o per altri motivi (cortocircuito sul telaio);
La comparsa della tensione di gradino sulla superficie di una base conduttiva (pavimento) lungo la quale cammina una persona; ecc.
Schemi di commutazione. Una persona può rimanere coinvolta in un circuito di corrente elettrica toccando una fase di un impianto elettrico sotto tensione, due fasi contemporaneamente o il conduttore di protezione neutro e una fase. Il contatto con il conduttore di protezione neutro è sicuro (Fig. 2, a, I), altri casi comportano gravi conseguenze.
Riso. 2. Schemi dei percorsi della corrente elettrica che attraversa il corpo umano: a – toccando i fili; b – comparsa di tensione di contatto; c – Presenza di tensione di gradino; Tocco il filo neutro; II – toccare il filo di fase; III – toccare i fili di fase e neutro; IV – toccare i fili di fase; 0 – filo neutro; Fili 1, 2, 3 – fase; 4 – punto neutro; 5- singolo conduttore di terra (elettrodo); A, B, C - impianti elettrici
Il tocco monofase (unipolare) (Fig. 2, a, II e III) si verifica più spesso durante la sostituzione e la manutenzione delle lampade, la sostituzione dei fusibili e la manutenzione degli impianti elettrici, ecc. In un sistema con messa a terra neutra, una persona sarà esposta alla tensione di fase Uph (in V), che è inferiore alla lineare Ul:
Di conseguenza, l'entità della corrente di fase che passa attraverso il corpo umano sarà inferiore. Se una persona è isolata in modo affidabile da terra (calzata con galosce dielettriche, il pavimento è asciutto e non conduttivo), il contatto monofase non rappresenta un pericolo.
Il tocco bifasico (bipolare) è più pericoloso perché una persona si trova sotto una tensione lineare (Fig. 2, a, IV). Anche con una tensione di 127 V e una resistenza stimata del corpo umano di 1000 Ohm, la corrente nel circuito sarà letale (127 mA). Con un tocco a due fasi il pericolo di lesioni non diminuisce anche se la persona è isolata in modo affidabile dal suolo (pavimento).
Il contatto a due fasi avviene raramente, di solito durante l'esecuzione di lavori dal vivo, il che è severamente vietato.
Se l'isolamento delle parti sotto tensione viene danneggiato e viene cortocircuitato con il corpo dell'apparecchiatura elettrica, può verificarsi un potenziale significativo. Una persona che tocca il corpo dell'impianto elettrico in questo caso (Fig. 2, b) sarà sotto tensione di contatto Uп (in V)
dove Ich è l'entità della corrente che passa attraverso una persona lungo il percorso “braccio-gamba”, A; Rch – resistenza del corpo umano, Ohm.
La tensione di contatto è la differenza di potenziale tra due punti di un circuito elettrico che vengono toccati contemporaneamente da una persona, oppure la caduta di tensione nella resistenza del corpo umano.
La tensione di contatto aumenterà all'aumentare della distanza tra l'impianto elettrico e l'elettrodo di terra, raggiungendo un massimo ad una distanza di 20 m o più. Quando un filo di fase cade sulla superficie terrestre, appare una zona di diffusione della corrente (Fig. 2, c).
Una persona che attraversa questa zona si troverà sotto tensione di passo (differenza di potenziale) tra due punti del circuito di corrente, situati a un passo di distanza (0,8 m). La tensione di gradino più alta sarà vicina al punto di chiusura e, diminuendo gradualmente, scenderà a zero ad una distanza di 20 m.
Non dovresti avvicinarti a un filo caduto a una distanza inferiore a 6-8 m. Se hai bisogno di avvicinarti, dovresti spegnere il filo o indossare galosce dielettriche (stivali).
Prontezza psico-emotiva - "fattore di attenzione" quando si lavora con la corrente elettrica
La formazione della prontezza psico-emotiva tra i lavoratori, il “fattore di attenzione” quando si lavora con la corrente elettrica, è la condizione più importante per la prevenzione personale delle lesioni elettriche. Questo fattore si basa sulla conoscenza dell'effetto fisiologico della corrente elettrica sul corpo quando la vittima entra in un circuito elettrico.
In particolare in molti casi di lesioni gioca un ruolo decisivo il “fattore attenzione”, cioè in sostanza la gravità dell'esito della lesione è determinata in larga misura dallo stato del sistema nervoso della persona al momento della lesione .
È necessario che una persona sia “raccolta”, il che gli permetta di aspettarsi qualche evento durante il lavoro che richiede attenzione.
Tale affermazione è valida principalmente in caso di scosse elettriche con una tensione di 220-300 V. A tensioni elevate, molto spesso si verificano conseguenze gravi a causa delle ustioni dell'arco. C'è già motivo di credere che il rischio di ustioni aumenti quasi linearmente a seconda del valore della tensione.
Il fattore attenzione provoca senza dubbio la mobilitazione dei sistemi di difesa dell'organismo, migliora la circolazione sanguigna del muscolo cardiaco e il flusso sanguigno cerebrale attraverso il sistema ipofisi-surrene e li rende più resistenti agli stimoli esterni (trauma elettrico).
Con il fattore attenzione è molto più difficile sconvolgere il biosistema di regolazione automatica dei sistemi più importanti del corpo (sistema nervoso centrale, circolazione sanguigna, respirazione).
Tuttavia, va notato che il ruolo del fattore attenzione non è ancora sufficientemente riflesso nelle misure di protezione per la sicurezza elettrica.
Ma c'è fiducia che nuove opinioni sulla sicurezza elettrica dei tessuti viventi e ulteriori studi sulla natura dell'attività elettrica del corpo umano riveleranno la biofisica del meccanismo delle lesioni umane, di cui si terrà conto nello sviluppo delle misure per proteggersi dagli effetti della corrente elettrica.
Misure per garantire il funzionamento sicuro delle apparecchiature elettriche
I metodi tecnici e i mezzi di protezione che garantiscono la sicurezza elettrica sono indicati tenendo conto: della fonte di alimentazione elettrica, della tensione nominale, del tipo e della frequenza della corrente; modalità neutra, tipo di esecuzione; condizioni ambientali; possibilità di togliere tensione alle parti attive; la natura del possibile contatto umano con gli elementi del circuito corrente.
I casi di scossa elettrica a una persona sono possibili solo quando un circuito elettrico è chiuso attraverso il corpo umano o, in altre parole, quando una persona tocca almeno due punti del circuito tra i quali c'è una certa tensione.
Il pericolo di un tale tocco, valutato dall'entità della corrente che attraversa il corpo umano, o dalla tensione del tocco, dipende da una serie di fattori: il circuito della persona collegata al circuito, la tensione di rete, la circuito della rete stessa, la modalità del suo neutro, il grado di isolamento delle parti attive da terra, nonché i valori di capacità delle parti attive rispetto al suolo, ecc.
Gli schemi per collegare una persona a un circuito possono essere diversi. Tuttavia, i più tipici sono due schemi di collegamento: tra due fili e tra un filo e terra (Fig. 68). Naturalmente nel secondo caso si presuppone un collegamento elettrico tra la rete e la terra.
In relazione alle reti a corrente alternata, il primo circuito è solitamente chiamato bifase e il secondo monofase.
L'accensione bifase, cioè una persona che tocca due fasi contemporaneamente, è solitamente più pericolosa, poiché al corpo umano viene applicata la tensione più alta in una determinata rete - lineare, e quindi attraverso la persona scorre più corrente:
dove Ih è la corrente che attraversa il corpo umano, A; UЛ = √3 Uф - tensione lineare, cioè la tensione tra i fili di fase della rete, V; Uph - tensione di fase, cioè la tensione tra l'inizio e la fine di un avvolgimento (o tra i fili di fase e neutro), V.
Riso. 68. Casi di inclusione di una persona in un circuito corrente:
a - commutazione bifase; b, c - inclusioni monofase
Non è difficile immaginare che la connessione bifase sia ugualmente pericolosa in una rete con neutro sia isolato che messo a terra.
Con l'accensione a due fasi, il pericolo di lesioni non diminuisce anche se la persona è isolata in modo affidabile da terra, cioè se indossa galosce o stivali di gomma ai piedi o si trova su un pavimento isolante (di legno), o su un tappetino dielettrico.
La commutazione monofase avviene molto più spesso, ma è meno pericolosa della commutazione bifase, poiché la tensione sotto la quale si trova una persona non supera la tensione di fase, cioè 1,73 volte inferiore a quella lineare. Di conseguenza, la corrente che passa attraverso la persona è inferiore.
Inoltre, l'entità di questa corrente è influenzata anche dalla modalità neutra della sorgente di corrente, dalla resistenza di isolamento e dalla capacità dei fili rispetto al suolo, dalla resistenza del pavimento su cui si trova una persona, dalla resistenza delle sue scarpe e alcuni altri fattori.
In una rete trifase a tre fili con neutro isolato, la corrente che passa attraverso una persona quando tocca una delle fasi della rete durante il suo normale funzionamento (Fig. 69, a) è determinata dalla seguente espressione in forma complessa ( UN):
dove Z è l'impedenza complessa di una fase rispetto alla terra (Ohm):
dove r e C sono rispettivamente la resistenza di isolamento del filo (Ohm) e la capacità del filo (F) rispetto a terra (per semplicità, considerata uguale per tutti i fili della rete).
Riso. 69. Contatto umano con il filo di una rete trifase a tre fili con neutro isolato: a - in modalità normale; b - in modalità emergenza
La corrente in forma reale è (A):
, (35)
Se la capacità dei fili rispetto alla terra è piccola, cioè C = 0, cosa che di solito si verifica nelle reti aeree di breve lunghezza, l'equazione (35) assumerà la forma
, (36)
Se la capacità è grande e la conduttività dell'isolamento è insignificante, ad es. r ≈ ∞, che di solito si verifica nelle reti via cavo, secondo l'espressione (35) la corrente che attraversa una persona (A) sarà:
, (37)
dove xc = 1/wC è la capacità, Ohm.
Dall'espressione (36) ne consegue che nelle reti con neutro isolato, che hanno una capacità insignificante tra i fili e la terra, il pericolo per una persona che tocca una delle fasi durante il normale funzionamento della rete dipende dalla resistenza dei fili rispetto al suolo: all'aumentare della resistenza il pericolo diminuisce.
Pertanto, è molto importante in tali reti garantire un'elevata resistenza di isolamento e monitorarne le condizioni al fine di identificare ed eliminare tempestivamente i guasti che si sono verificati.
Tuttavia, nelle reti con grande capacità rispetto alla terra, il ruolo dell'isolamento del filo nel garantire la sicurezza al contatto viene perso, come si può vedere dalle equazioni (35) e (37).
Durante il funzionamento di emergenza della rete, cioè quando si verifica un cortocircuito di una delle fasi verso terra a causa di una bassa resistenza del circuito, la corrente attraverso una persona che tocca la fase sana (Fig. 69, b) sarà ( UN):
, (38)
e tensione di contatto (V):
, (39)
Se accettiamo che rzm = 0 o almeno assumiamo che gzm< Rh (так обычно бывает на практике), то согласно выражению (39)
, (40)
cioè la persona sarà sotto tensione lineare.
In condizioni reali, gzm > 0, quindi la tensione alla quale una persona che tocca una fase utilizzabile di una rete trifase con neutro isolato sarà significativamente superiore alla tensione di fase e leggermente inferiore tensione di linea reti. Pertanto, questo caso di contatto è molte volte più pericoloso che toccare la stessa fase della rete in modalità normale
lavorare [vedi equazioni (36) e (39), tenendo presente che r/3>rzm].
In una rete trifase a quattro fili con neutro messo a terra, la conduttività dell'isolamento e la conduttività capacitiva dei fili rispetto al suolo sono piccole rispetto alla conduttività della messa a terra del neutro, pertanto, quando si determina la corrente attraverso una persona che tocca la fase della rete, possono essere trascurati.
Durante il normale funzionamento della rete, la corrente attraverso una persona sarà (Fig. 70, a):
, (41)
dove g0 è la resistenza neutra di terra, Ohm.
Riso. 70. Contatto umano con un filo di fase di una rete trifase a quattro fili con neutro messo a terra:
a - in modalità normale; b - in modalità emergenza
Nelle reti regolari r0< 10 Ом, сопротивление тела человека Rh не опускается ниже нескольких сотен Ом. Следовательно, без большой ошибки в уравнении (41) можно пренебречь значением г0 и считать, что при прикосновении к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с заземленной нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением Uф, а ток, проходящий через него, равен частному от деления Uф на Rh
Ne consegue che toccare una fase di una rete trifase con neutro messo a terra durante il suo normale funzionamento è più pericoloso che toccare una fase di una rete normalmente funzionante con neutro isolato [cfr. equazioni (36) e (41)], ma è meno pericoloso toccare una fase non danneggiata di una rete con neutro isolato durante un periodo di emergenza [cfr. equazioni (38) e (41)], poiché rzm in alcuni casi può differire poco da r0.