На рис. 5,а изображена однофазная сеть с глухозаземленной нейтралью. Корпус электроплитки соединен с нулевым защитным проводом. При нарушении изоляции фазного провода фазное напряжение попадает на корпус электроплитки. А так как корпус электроплитки зануден, то мгновенно возникает ток короткого замыкания, который приводит к выходу из строя предохранителя фазного провода, и плитка отключается от сети электропитания. В этом случае человеку, соприкасающемуся с электроплиткой, опасность поражения током не угрожает.
Отличительной особенностью питания электроплитки, изображенной на рис. 5, 6, является то, что корпус электроплитки не занулен. В этом случае при нарушении изоляции фазного провода и попадании фазного напряжения на корпус электроплитки человек, соприкасающийся с электроплиткой, становится проводником, через который протекает ток. Опасность поражения электрическим током зависит от сопротивления тела человека, его обуви, полов и сопротивления зануления.
Рис. 5. Значение зануления при прикосновении человека к корпусу прибора, находящегося под напряжением:
а — корпус прибора занулен, полы токопроводящие; б — корпус прибора не занулен, полы токонепроводящие; в — корпус прибора не занулен, полы токопроводящие
В случае, изображенном на рис. 5,б, человек находится на деревянном полу в сухой непроводящей резиновой обуви. Как известно, сила тока прямо пропорциональна напряжению и обратно пропорциональна сопротивлению участка цепи (закон Ома).
I = V/R,
где V — напряжение, равное 220 В; R — сопротивление, равное сумме последовательных сопротивлений:
— тела человека… 1000 Ом
— обуви человека/// 45 000 Ом
— пола, на котором стоит человек… 100 000 Ом
— сопротивления зануления, которое от суммы приведенных сопротивлений составляет менее 1 % и не учитывается
Всего 146 000 Ом
Сила тока, проходящего через человека, равна
220/146 000 = 0,0015 А.
Такой ток для человека не опасен. Разберем случай, при котором плитка не присоединена к системе зануления, но в отличие от предыдущего случая человек стоит на сырых токопроводящих полах, сопротивление которых условно принимаем равным 0, имеет токопроводящую обувь — сырую или подбитую металлическими гвоздями, сопротивление которой также условно принимаем равным 0 (рис. 5,в). В этом случае при нарушении изоляции фазного провода напряжение попадает на корпус плитки, проходит через человека, токопроводящую обувь и токопроводящие полы на землю. Ток, проходящий через человека, будет иметь значение
220/1000 = 0,22 А.
Такой ток смертельно опасен для человека.
Часто встречается случай поражения электрическим током при одновременном прикосновении человека к корпусу электрического прибора, на котором ввиду неисправности изоляции находится фазовое напряжение, и к естественному заземлителю, которым может оказаться труба водопровода, канализации, отопления и т. п. В этом случае ток проходит от корпуса неисправного прибора через тело человека на естественный заземлитель. На рис. 6,а корпус стиральной машины подключен к 0 защитному проводу. Для наполнения машины водой используется шланг от водопровода, подведенного к ванне. При нарушении изоляции фазного провода и замыкании фазного провода на корпус возникает короткое замыкание, которое выводит из строя предохранитель фазного провода, в силу чего питание отключается. Человек, обслуживающий машину, не пострадает.
На рис. 6,б повторно изображен рис. 6,а с той разницей, что стиральная машина не занулена. При попытке наполнить машину водой из водопровода человек поражается током.
Зануление является одним из основных и наиболее распространенных способов защиты людей от поражения электрическим током. Занулению подлежат корпуса электрических машин, трансформаторов, металлические ящики щитков, трубы электропроводок, а также металлические конструкции, на которые устанавливается электрооборудование, и корпуса передвижных и переносных электроприемников.
Рис. 6. Значение зануления при одновременном прикосновении человека к корпусу прибора, находящегося под напряжением, и естественному заземлителю:
а — одновременное прикосновение при зануленном корпусе; б — одновременное прикосновение при незануленном корпусе
Зануление в осветительных установках производится только в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных помещениях и в наружных установках. Светильники наружного освещения, установленные на железобетонных и металлических столбах, должны зануляться, светильники, установленные на деревянных столбах, занулению не подлежат.
При сечении фазного провода до 16 мм2 (по меди) нулевые провода (как рабочие, так и защитные) должны иметь сечения, равные фазному. Рабочая изоляция нулевых защитных и нулевых рабочих проводов должна быть равноценна фазным.
В цепях нулевых защитных проводов установка разъединяющих приспособлений и предохранителей не допускается. Допускается применение выключателей с одновременным отключением всех проводов, находящихся под напряжением.
Соединение нулевых защитных проводов между собой должно обеспечивать надежный контакт. Стальные провода по возможности должны соединяться сваркой, стальные и медные — с пропайкой соединения, в остальных случаях «под болт» с предварительным обслуживанием поверхностей.
В помещениях сухих, без агрессивной среды нулевые защитные проводники прокладывают непосредственно по стенам. Во влажных, сырых и особо сырых помещениях и в помещениях с агрессивной средой нулевые защитные проводники следует прокладывать от стен на расстоянии не менее 10 мм. В наружных установках нулевые защитные проводники допускается прокладывать в земле. В электроустановках с заземленной нейтралью нулевые защитные проводники рекомендуется прокладывать совместно с фазными.
Другим методом, повышающим электробезопасность, является снижение рабочего напряжения до безопасных пределов — переход на напряжение от 42 до 12 В.
Вернемся к ранее разобранному случаю (рис. 5,в), когда электроплитка не присоединена к системе зануления, а человек стоит на токопроводящих полах и имеет токопроводящую обувь. При использовании электропитания напряжением не 220 В, а 12 В сила тока, проходящая через человека, будет 12/1000 = 0,012 А. Такой ток для человека не опасен. В качестве источника питания пониженного напряжения применяются трансформаторы. Использование для этих целей автотрансформаторов категорически воспрещается.
Двойная изоляция — одно из наиболее эффективных способов защиты от поражения электрическим током. Сущность двойной изоляции заключается в том, что изделие, кроме рабочей, имеет и дополнительную изоляцию, равноценную рабочей и независимую от нее. Она защитит человека от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции. Практика показывает, что одновременное повреждение рабочей и дополнительной изоляции маловероятно.
В качестве дополнительной изоляции используются пластмассовые корпуса, пластмассовые нажимные кнопки, облицованные резиной ручки и т. п.
Особое место по электробезопасности занимают переносные бытовые машины, нагреватели, электроинструмент и переносные светильники, в которых широко используются все три способа электрозащиты.
Меры электрозащиты при пользовании бытовыми электроприборами, переносным электрифицированным инструментом
Электрические изделия по способу защиты человека от поражения электрическим током подразделяются на 5 классов.