Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

Параметры электрического тока и источники электроопасности

Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ ТОК

Основными параметрами электрического тока являются час­тота электрического тока f (Гц), электрическое напряжение в се­ти U(В), сила электрического тока I (А). С точки зрения элек­тробезопасности важное значение имеет тип электрической сети. В настоящее время наиболее распространены следующие типы электрических сетей:

• четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтральной точкой (рис. 2.21). Три провода сети являют­ся фазными проводами, а один — нейтральный рабочий провод. Нейтральная точка сети и рабочий нейтральный провод имеют соединение с землей (заземлены).

Напряже­ние между любыми двумя фазными проводами равно ли­нейному напряжению Uл, а между любым фазным и ней­тральным проводами — фазному Uф. Линейное и фазное напряжение связаны соотношением = . Например, в сети напряжением 380/220В линейное напряжение 380В, а фазное 220В.

Четырехпроводная сеть с заземлен­ной нейтралью наиболее распространена как в промыш­ленности, так и в бытовых электрических сетях;

• трехпроводные электрические сети с изолированной нейт­ралью (рис. 2.22). В этих сетях имеется три фазных провода, отсутствует нулевой рабочий провод, а нейтральная точка изолирована от земли. Эти сети нашли менее широ­кое распространение и используются в промышленности и технике для электроснабжения специальных технических устройств и технологических процессов;

• однофазные электрические сети.

Рис. 2.21.Четырехпроводная сеть Рис.2.22. Трехпроводная сеть с изо­лированной

с глухозаземленной нейтралью: А, В, С — нейтралью: А, В, С — фазные провода;

фазные провода; PEN — ней­тральный r и С — электриче­ские сопротивления

рабочий провод и емкости со­ответствующих фаз

Электрический ток подразделяется на постоянный и непосто­янный (переменный). Токи промышленной частоты имеют частоту 50 Гц. Однако для питания ряда технических устройств, электро­инструмента применяются токи и более высоких частот, напри­мер 400 Гц.

По напряжению электрический ток подразделяется на низко­вольтный и высоковольтный. Высоковольтным считается напря­жение свыше 1000 В.

Источники электрической опасности. Электрический ток ши­роко используется в промышленности, технике, быту, на транс­порте. Устройства, машины, технологическое оборудование и приборы, использующие для своей работы электрический ток могут являться источниками опасности.

Поражение электрическим током может произойти при при­косновении к токоведущим частям, находящимся под напряже­нием, отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного вклю­чения в сеть, к нетоковедущим частям, выполненным из прово­дящего электрический ток материала, после перехода на них на­пряжения с токоведущих частей.

Кроме того, возможно поражение человека электрическим током под воздействием напряжения шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю; электрической дугой, возникающей при коротких замыканиях; при приближении че­ловека к частям высоковольтных установок, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние.

Человек может оказаться под воздействием напряжения при­косновения и напряжения шага.

Растекание тока в грунте (основании) возникает при замыка­нии находящихся под напряжением частей электрических уста­новок и проводов на землю. Замыкание может произойти при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус электроуста­новки, при обрыве и падении провода под напряжением на зем­лю и по другим причинам.

При растекании тока в грунте (основании) на поверхности земли (основания) формируется поле электрических потенциа­лов φ. Чем дальше от точки замыкания тока на землю, тем меньше электрический потенциал. Электрический потенциал в зоне расте­кания тока распределяется по гиперболическому закону (рис. 2.23):

φx = k / х,

где k— постоянная величина, определяемая в зависимости от электрического сопротивления грунта и величины стекающего тока замыкания; х — расстояние от точки замыкания до земли.

Рис.2.23. Растекание тока в основании

Зона растекания тока практически составляет 20 м. За преде­лами этой зоны величины электрических потенциалов незначи­тельны, и их можно принимать нулевыми.

Напряжение прикосновения — это разность электрических по­тенциалов между двумя точками тела человека, возникающая при его прикосновении к токоведущим частям, корпусу электро­установки или нетоковедущим частям, оказавшимся под напря­жением. На рис. 2.

24 изображена схема формирования напряжения прикосновения, возникающего между рукой человека, прикоснувшегося к корпусу электроустановки, оказавшемуся поднапряжением, и его ногами.

Напряжение прикосновение (Unp) равно разности потенциалов, под которыми находятся рука (φр) и ноги (φн) человека:

Unp = φр — φн.

Рис.2.24. Схема формирования напряжения прикосновения

Потенциал руки (φр) равен потенциалу корпуса, а потенциал ног (φр) равен потенциалу земли, который зависит от удаленности человека от точки стекания тока в землю.

Если корпус установки, оказавшейся под напряжением, изолирован от земли или человек находится на расстоянии более 20 м от точки стекания тока с кор­пуса в землю, то потенциал земли нулевой и напряжение прикос­новения фактически равно потенциалу корпуса.

Если человек на­ходится взоне растекания тока, то чем дальше человек находится от точки стекания тока в землю, тем меньше потенциал земли, а следовательно, больше напряжение прикосновения, под которым находится человек.

Если человек стоит рядом с точкой стекания тока, потенциал земли (потенциал ног) практически равен потен­циалу корпуса (потенциалу руки), и напряжение прикосновения равно нулю, т. е. человек находится в безопасности.

Напряжение шага возникает, когда человек находится в зоне растекания электрического тока восновании (земле). Схема фор­мирования напряжения шага показана на рис. 2.25.

Как видно из рисунка, если ноги человека удалены на различное расстояние от точки стекания тока, которое, как правило, определяется разме­ром шага, то они будут находиться под различными потенциала­ми. В результате между ногами возникает напряжение шага, рав­ное разности потенциалов, под которыми находятся ноги.

Чем дальше находится человек от точки замыкания тока на землю, тем более пологой является кривая растекания тока, и при одной и той же величине шага напряжение меньше.

Рис. 2.25. Схема формирования напряжения шага

Категорирование помещений по степени электрической опасно­сти. Помещения без повышенной опасности — это сухие, беспыль­ные помещения с нормальной температурой воздуха и с изоли­рующими (например, деревянными) полами, т. е. в которых от­сутствуют условия, свойственные помещениям с повышенной опасностью и особо опасными.

Примером помещений без повышенной опасности могут служить обычные конторские помещения, инструментальные кладовые, лаборатории, а также некоторые производственные помещения, в том числе цеха приборных заводов, размещенные в сухих, беспыльных помещениях с изолирующими полами и нормальной температурой.

Помещения повышенной опасности характеризуются наличием одного из следующих пяти условий, создающих повышенную опасность:

• сырость, когда относительная влажность воздуха длитель­но превышает 70%; такие помещения называют сырыми;

• высокая температура, когда температура воздуха длительно (свыше суток) превышает +30 °С; такие помещения назы­ваются жаркими;

• токопроводящая пыль, когда по условиям производства в помещениях выделяется токопроводящая технологическая пыль (например, угольная, металлическая и т. п.) в таком количестве, что она оседает на проводах, проникает внутрь машин, аппаратов и т. п.; такие помещения называются пыльными с токопроводящей пылью;

• токопроводящие полы — металлические, земляные, желе­зобетонные, кирпичные и т. п.;

• возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зда­ний, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с од­ной стороны, и к металлическим корпусам электрообору­дования — с другой.

Примером помещения с повышенной опасностью могут слу­жить лестничные клетки различных зданий с проводящими по­лами, складские неотапливаемые помещения (даже если они размещены в зданиях с изолирующими полами и деревянными стеллажами) и т. п.

Помещения особо опасные характеризуются наличием одного из следующих трех условий, создающих особую опасность:

• особая сырость, когда относительная влажность воздуха близка к 100 % (стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой); такие помещения называ­ются особо сырыми;

• химически активная или органическая среда, т. е. поме­щения, в которых постоянно или в течение длительного времени содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образующие отложения или плесень, действующие разру­шающие на изоляцию и токоведущие части электрообору­дования; такие помещения называются помещениями с химически активной или органической средой;

• одновременное наличие двух и более условий, свойствен­ных помещениям с повышенной опасностью.

Особо опасными помещениями является большая часть про­изводственных помещений, в том числе все цехи машинострои­тельных заводов, испытательные станции, гальванические цехи, мастерские и т. п. К таким же помещениям относятся и участки работ на земле под открытым небом или под навесом.

Не нашли то, что искали? Воспользуйтесь поиском:

Источник: https://studopedia.ru/10_129449_parametri-elektricheskogo-toka-i-istochniki-elektroopasnosti.html

Какие существуют виды источников электрического тока?

Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

Источник электрического тока – это устройство, с помощью которого создаётся электрический ток в замкнутой электрической цепи. В настоящее время изобретено большое количество видов таких источников. Каждый вид используется для определённых целей.

Виды источников электрического тока

Существуют следующие виды источников электрического тока:

  • механические;
  • тепловые;
  • световые;
  • химические.

Механические источники

В этих источниках происходит преобразование механической энергии в электрическую. Преобразование осуществляется в специальных устройствах – генераторах.

Основными генераторами являются турбогенераторы, где электрическая машина приводится в действие газовым или паровым потоком, и гидрогенераторы, преобразующие энергию падающей воды в электричество.

Большая часть электроэнергии на Земле производится именно механическими преобразователями.

Тепловые источники

Здесь преобразуется в электричество тепловая энергия. Возникновение электрического тока обусловлено разностью температур двух пар контактирующих металлов или полупроводников — термопар. В этом случае заряженные частицы переносятся от нагретого участка к холодному.

Величина тока зависит напрямую от разности температур: чем больше эта разность, тем больше электрический ток. Термопары на основе полупроводников дают термоэдс в 1000 раз больше, чем биметаллические, поэтому из них можно изготавливать источники тока.

Металлические термопары используют лишь для измерения температуры.

СПРАВКА! Чтобы получить термопару, необходимо соединить 2 различных металла.

В настоящее время разработаны новые элементы на основе преобразования тепла, выделяющегося при естественном распаде радиоактивных изотопов. Такие элементы получили название радиоизотопный термоэлектрический генератор.

В космических аппаратах хорошо себя зарекомендовал генератор, где применяется изотоп плутоний-238. Он даёт мощность 470 Вт при напряжении 30 В. Так как период полураспада этого изотопа 87,7 года, то срок службы генератора очень большой.

Преобразователем тепла в электричество служит биметаллическая термопара.

Световые источники

С развитием физики полупроводников в конце ХХ века появились новые источники тока – солнечные батареи, в которых энергия света преобразуется в электрическую энергию. В них используется свойство полупроводников выдавать напряжение при воздействии на них светового потока.

Особенно сильно этот эффект наблюдается у кремниевых полупроводников. Но всё-таки КПД таких элементов не превышает 15%. Солнечные батареи стали незаменимы в космической отрасли, начали применяться и в быту.

Цена таких источников питания постоянно снижается, но остаётся достаточно высокой: около 100 рублей за 1 ватт мощности.

Химические источники

Все химические источники можно разбить на 3 группы:

  1. Гальванические
  2. Аккумуляторы
  3. Тепловые

Гальванические элементы работают на основе взаимодействия двух разных металлов, помещённых в электролит. В качестве пар металлов и электролита могут быть разные химические элементы и их соединения. От этого зависит вид и характеристики элемента.

ВАЖНО! Гальванические элементы используются только разово, т.е. после разряда их невозможно восстановить.

Существует 3 вида гальванических источников (или батареек):

  1. Солевые;
  2. Щелочные;
  3. Литиевые.

Солевые, или иначе “сухие”, батарейки используют пастообразный электролит из соли какого-либо металла, помещённый в цинковый стаканчик. Катодом служит графито-марганцевый стержень, расположенный в центре стаканчика. Дешёвые материалы и лёгкость изготовления таких батареек сделали их самыми дешёвыми из всех. Но по характеристикам они значительно уступают щелочным и литиевым.

В щелочных батарейках в качестве электролита используется пастообразный раствор щёлочи — гидрооксида калия. Цинковый анод заменён на порошкообразный цинк, что позволило увеличить отдаваемый элементом ток и время работы. Эти элементы служат в 1,5 раза дольше солевых.

В литиевом элементе анод сделан из лития — щелочного металла, что значительно увеличило продолжительность работы. Но одновременно увеличилась цена из-за относительной дороговизны лития. Кроме того, литиевая батарейка может иметь различное напряжение в зависимости от материала катода. Выпускают батарейки с напряжением от 1,5 В до 3,7 В.

Аккумуляторы — источники электрического тока, которые можно подвергать многим циклам заряда-разряда. Основными видами аккумуляторов являются:

  1. Свинцово-кислотные;
  2. Литий-ионные;
  3. Никель-кадмиевые.

Свинцово-кислотные аккумуляторы состоят из свинцовых пластин, погружённых в раствор серной кислоты. При замыкании внешней электрической цепи происходит химическая реакция, в результате которой свинец преобразуется в сульфат свинца на катоде и аноде, а также образуется вода. В процессе зарядки сульфат свинца на аноде восстанавливается до свинца, а на катоде до диоксида свинца.

СПРАВКА! Один элемент свинцово-цинкового аккумулятора вырабатывает напряжение 2 В. Соединив элементы последовательно, можно получить любое напряжение, кратное 2. Например, в автомобильных аккумуляторах напряжение 12 В, т.к. соединены 6 элементов.

Литий-ионный аккумулятор получил своё название из-за того, что в качестве носителя электричества в электролите служат ионы лития. Ионы возникают на катоде, который изготовлен из соли лития на подложке из алюминиевой фольги. Анод изготавливается из различных материалов: графита, оксидов кобальта и других соединений на подложке из медной фольги.

Напряжение в зависимости от применяемых компонентов может быть от 3 В до 4,2 В. Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда-разряда литий-ионные аккумуляторы приобрели большую популярность в бытовой технике.

ВАЖНО! Литий-ионные аккумуляторы очень чувствительны к перезарядке. Поэтому для их зарядки нужно использовать зарядные устройства, предназначенные только для них, которые имеют встроенные специальные схемы, предотвращающие перезаряд. Иначе может произойти разрушение аккумулятора и его возгорание.

В никель-кадмиевых аккумуляторах катод сделан из соли никеля на стальной сетке, анод из соли кадмия на стальной сетке, а электролит — смесь гидроксида лития и гидроксида калия. Номинальное напряжение такого аккумулятора — 1,37 В. Он выдерживает от 100 до 900 циклов зарядки-разрядки.

СПРАВКА! Никель-кадмиевые аккумуляторы можно хранить в разряженном состоянии, в отличии от литий-ионных.

Тепловые химические элементы служат как источники резервного питания. Они дают отличные характеристики по удельной плотности тока, но имеют короткий срок службы (до 1 часа). Применяются в основном в ракетной технике, где нужны надёжность и кратковременная работа.

Источник: https://odinelectric.ru/elektrosnabzhenie/vidy-istochnikov-electricheskogo-toka

Московский государственный университет печати

Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

Рис. 7.1. Зависимость сопротивления человеческого тела от напряжения при частоте 50 Гц: а — сухая кожа; б — влажная кожаРис. 7.2.

Схема включения человека в сеть трехфазного тока: а — двухфазное включение; б — однофазное включение в сеть с глухозаземленной нейтралью; в — однофазное включение в сеть с изолированной нейтральюРис. 7.2.

Схема включения человека в сеть трехфазного тока: а — двухфазное включение; б — однофазное включение в сеть с глухозаземленной нейтралью; в — однофазное включение в сеть с изолированной нейтральюРис. 7.4. Напряжение шага

7.

Глава 7. ОСНОВЫ ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТИ

7.1.

Действие электрического тока на организм человека

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что органы чувств человека не обнаруживают на расстоянии грозящую опасность. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при прохождении его через тело. Электрический ток оказывает на человека термическое, электролитическое, механическое и биологическое воздействие.

Термическое воздействие тока проявляется в ожогах, нагреве кровеносных сосудов и других органов, в результате чего в них возникают функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока характеризуется разложением крови и других органических жидкостей, что вызывает нарушения их физико-химического состава.

Механическое действие тока проявляется в повреждениях (разрыве, расслоении и др.) различных тканей организма в результате электродинамического эффекта.

Биологическое действие тока на живую ткань выражается в опасном возбуждении клеток и тканей организма, сопровождающемся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В результате такого возбуждения может возникнуть нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, через центральную нервную систему.

Различают два основных вида поражений током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы подразделяются на электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизацию кожи, механические повреждения и электроофтальмию.

Электрические ожоги в зависимости от условий их возникновения бывают двух видов: токовые (контактные) и дуговые.

Токовый ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновения к токоведущим частям.

Различают электрические ожоги четырех степеней.

Основные признаки ожогов I степени — покраснение кожи, II степени — образование пузырей, III степени — обугливание кожи, IV степени — обугливание подкожной клетчатки, мышц, костей.

Дуговой ожог является результатом действия на тело человека электрической дуги в электроустановках высокого напряжения. Такой ожог носит, как правило, тяжелый характер (III или IV степень).

Электрические знаки (электрические метки) представляют собой пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи в месте контакта ее с токоведущими частями. В большинстве случаев они безболезненны. Со временем поврежденный слой кожи сходит.

Электрометаллизация кожи — это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла при его расплавлении или испарении под действием электрической дуги.

Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, имеет специфическую окраску, которая определяется цветом металла, проникшего в кожу. Электрометаллизация кожи не опасна.

С течением времени поврежденный слой кожи сходит, и пораженный участок приобретает нормальный вид.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. В результате возможны разрывы кожных покровов, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия — это поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц.

При электрическом ударе может наступить клиническая смерть, которая при отсутствии квалифицированной медицинской помощи через 7-8 мин переходит в смерть биологическую.

Если при клинической смерти немедленно освободить пострадавшего от действия электрического тока и срочно начать оказывать необходимую помощь (искусственное дыхание, массаж сердца), то жизнь пострадавшего может быть сохранена.

Причинами смерти от воздействия электрического тока могут быть остановка сердца или его фибрилляция, прекращение дыхания и электрический шок — своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся расстройством кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.д. Шоковое состояние может продолжаться от нескольких десятков минут до суток. При длительном шоковом состоянии может наступить смерть.

7.2.

Факторы, влияющие на степень поражения электрическим током

Характер воздействия электрического тока на организм человека и тяжесть поражения зависят от силы тока, продолжительности его воздействия, рода и частоты, пути прохождения тока в теле. Определенное значение имеют индивидуальные свойства человека и некоторые другие факторы.

Сила тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, обуславливающим исход поражения. Различные по величине токи оказывают различное действие на организм человека.

Различают ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные токи.

Пороговые значения ощутимых токов составляют: 0,6-1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5-7 мА при постоянном токе. Такой ток вызывает слабый зуд, пощипывание кожи под электродами, а переменный ток 8-10 мА уже вызывает сильные боли и судороги по всей руке, включая предплечье. Руку трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от электрода.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется неотпускающим током.

Переменный ток (50 Гц) силой 10-15 мА вызывает еле переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода. При переменном токе силой 20-25 мА руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов становится невозможно, а ток 25-50 мА вызывает очень сильную боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено.

При силе переменного тока 50-80 мА дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца, называется фибрилляционным током. Переменный ток силой 100 мА через 2-3 с вызывает фибрилляцию сердца, а еще через несколько секунд — его паралич. Верхним пределом фибрилляционного тока является 5 А.

Ток больше 5 А как переменный, так и постоянный вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Напряжение в значительной степени определяет исход поражения, так как от него зависят сопротивление кожных покровов и сила тока, проходящего через организм человека.

Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением кожи в местах включения в электрическую цепь и сопротивлением внутренних органов. Причем сопротивление кожи составляет основную долю общего сопротивления. Наибольшим сопротивлением обладает верхний ороговевший слой кожи (эпидермис). Сопротивление тела человека изменяется в диапазоне 1-100 кОм и более.

При увлажнении, загрязнении и повреждении кожи (потовыделение, порезы, ссадины, царапины и т.д.), увеличении силы тока и времени его действия, а также увеличении площади контакта с токоведущими элементами сопротивление тела человека уменьшается до минимального значения (рис. 7.1).

Сопротивление внутренних тканей тела человека незначительно и составляет 300-500 Ом. При расчетах электрическое сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

Полное сопротивление тела человека Z с учетом активного сопротивления и электроемкости С тела человека определяется по формуле

где — угловая частота тока.

При частоте тока 50 Гц влияние емкостного сопротивления ничтожно мало и при расчетах не учитывается. Таким образом, можно считать, что сила тока, проходящего через тело человека, равна

где U — напряжение, приложенное к двум точкам тела человека.

Продолжительность воздействия тока на организм человека во многих случаях является определяющим фактором, от которого зависит исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода.

Род и частота тока также влияют на тяжесть поражения. Наиболее опасным является переменный ток частотой 20-100 Гц. При частоте менее 20 или более 100 Гц опасность поражения током заметно снижается.

Постоянный ток одинаковой величины с переменным вызывает более слабые сокращения мышц и менее ощутим. Его действие в основном тепловое, но при значительных величинах ожоги могут быть очень тяжелыми и даже смертельными. Ток частотой свыше 500 кГц не может остановить работу сердца или легких. Однако такой ток может вызвать ожоги.

Путь тока через тело человека существенно влияет на исход поражения. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы — сердце, легкие, головной мозг, воздействует непосредственно на эти органы. Если ток не проходит через них, то его воздействие является только рефлекторным, и вероятность тяжелого поражения уменьшается (табл. 7.1).

Таблица 7.1

Характеристика наиболее распространенных путей тока
в теле человека

Путь токаЧастота возникновения данного пути,%Доля терявших сознание во время воздействия тока,%Доля тока, проходящего через область сердца,в % от общего тока
Рука-рука40833,3
Правая рука-ноги20876,7
Левая рука-ноги17803,7
Нога-нога6150,4
Голова-ноги5886,8
Голова-руки4927,0
Прочие865

Индивидуальные особенности человека значительно влияют на исход поражения электрическим током. Ток, вызывающий слабые ощущения у одного человека, может оказаться неотпускающим для другого.

Характер воздействия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Для женщин пороговые значения тока примерно в полтора раза ниже, чем для мужчин. Степень воздействия тока зависит от состояния организма.

Так, в состоянии утомления и опьянения люди значительно более чувствительны к воздействию тока. Установлено, что вполне здоровые и физически крепкие люди переносят электрические удары легче, чем больные и слабые.

Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными и другими заболеваниями.

Большое значение имеет психологическая готовность к возможной опасности поражения током. В подавляющем большинстве случаев неожиданный электрический удар приводит к более тяжелым последствиям. Когда человек ожидает удара, степень поражения значительно снижается.

7.3.

Условия поражения человека электрическим током

Степень опасности поражения электрическим током зависит в значительной мере от того, каким оказалось включение человека в электрическую цепь. Прикосновение (включение) к токоведущим элементам в трехфазных сетях может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение — это прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Двухфазное включение — это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. При двухфазном включении (рис. 7.2, а) человек находится под линейным напряжением. Такое включение в электрическую цепь наиболее опасно. Силу тока , проходящего через тело человека, определяют по формуле

где и — соответственно линейное и фазное напряжение, В; — сопротивление тела человека, Ом.

Случаи двухфазного включения человека редки и являются, как правило, результатом нарушения правил техники безопасности.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но оно менее опасно, чем двухфазное. При однофазном включении в сеть с глухозаземленной нейтралью (рис. 7.2, б) через тело человека пройдет ток меньшей силы, потому что он окажется под действием фазного напряжения, которое меньше линейного в раз.

При этом электрическая цепь тока, проходящего через человека, включает в себя, кроме сопротивления тела человека, сопротивление основания (пола), на котором стоит человек , сопротивление его обуви и сопротивление заземления нейтрали источника тока . Тогда

Например, нужно определить силу тока, проходящего через тело человека при однофазном включении в сети с заземленной нейтралью, при
= 1000 Ом; = 0; = 0; = 0; = 380 В.

Сила тока такого значения смертельно опасна для человека.

Если же человек будет стоять на изолирующем полу, в резиновой обуви, то, принимая, например, = 60000 Ом; = 50000 Ом и = 4 Ом, получим

Ток такой силы безопасен для жизни человека.

При однофазном включении в сеть с изолированной нейтралью (рис. 7.2 , в) через тело человека пройдет ток еще меньшей силы, чем во втором случае.

Потому что в сопротивление цепи входит не только сопротивление тела человека, основания, на котором он стоит и его обуви, но и сопротивление изоляции проводов относительно земли Чем лучше изоляция и больше ее сопротивление относительно земли, тем меньше ток, проходящий через человека. В этом случае при равных значениях сопротивления изоляции всех фаз относительно земли сила тока

В трехфазной сети с изолированной от земли нейтралью источника питания (генератор, трансформатор) и одинаковым сопротивлением изоляции всех трех фаз относительно земли имеет место симметрия напряжений фаз относительно земли, причем эти напряжения равны фазовым напряжением источника питания.

В процессе эксплуатации электроустановок может возникнуть замыкание на землю (вследствие повреждения изоляции) через металлические корпуса электрических машин, аппаратов и контактирующие с ними корпуса производственного оборудования, которые оказываются под напряжением относительно земли.

Если корпуса не заземлены, то в этом случае в сети с изолированной нейтралью в месте замыкания проходит относительно небольшой ток, обусловленный большим сопротивлением изоляции исправных фаз. Установка продолжает работать, но корпуса электрооборудования оказываются длительное время под напряжением.

Напряжение корпуса относительно земли в месте стекания тока равно

где — ток замыкания на землю; — местное сопротивление поврежденной изоляции.

Человек, находящийся на земле или на полу в зоне стекания тока замыкания на землю и касающийся при этом корпусов оборудования, окажется под напряжением прикосновения. Человек, стоящий или проходящий в этой зоне, оказывается под напряжением шага. В обоих случаях возможно поражение человека электрическим током.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

В случае прикосновения человека к заземленному корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напряжением, напряжение прикосновения определится как разность потенциалов между руками и ногами

Потенциал руки, прикасающейся к корпусу, равен потенциалу корпуса относительно земли , т.е.

где — ток замыкания на землю, А; — сопротивление заземляющего устройства, Ом.

Если человек прикасается к заземленному оборудованию и стоит ногами непосредственно над заземлителем (рис. 7.3), то и напряжение прикосновения = 0. По мере удаления от одиночного заземлителя напряжение прикосновения увеличивается и достигает максимального значения на расстоянии 20 м от заземлителя, где = 0.

Рис. 7.3. Напряжение прикосновения: I — потенциальная кривая, II — кривая, характеризующая изменение напряжения прикосновения при изменении расстояния от зеземлителя Х

Напряжение шага (рис. 7.4) определяется как разность потенциалов отдельных точек земли, под которой оказываются ноги человека в зоне растекания тока:

где — удельное сопротивление грунта, ; a — шаг человека (0,8 м); x — расстояние от заземлителя до одной ноги, м;

Из формулы и рис. 7.4 видно, что напряжение шага по мере удаления от точки замыкания электрической цепи на землю (одиночного заземлителя) уменьшается и на расстоянии около 20 м от нее практически равно нулю.

В случае падения провода на землю не допускается приближение к нему в радиусе 6-8 м от места замыкания на землю. Если необходимо приблизиться к месту замыкания, то следует надеть диэлектрические галоши или боты.

7.4.

Критерии электробезопасности (нормирование)

Знание допустимых для человека значений тока и напряжения позволяет правильно оценить опасность поражения и определить требования к защитным мерам от поражения электрическим током.

Источник: http://www.hi-edu.ru/e-books/xbook908/01/part-009.htm

Электрический ток. Источники электрического тока (Гребенюк Ю.В.). урок. Физика 8 Класс

Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

На предыдущих уроках мы поговорили об электрических зарядах, электрическом поле и взаимодействии заряженных частиц. Однако прежде мы не говорили о движении заряженных частиц. Наш сегодняшний урок восполнит этот пробел.

Наверное, многие из вас на вопрос «Что бы вы взяли с собой на необитаемый остров?» сразу ответили бы: «Мобильный телефон, планшет, ноутбук…», однако, подумав, спохватились бы: «Ой, там же нет электричества!..

» Трудно себе представить, что всего сто с небольшим лет назад большая часть нашей страны представляла собой такой вот остров, ведь электричеством могли пользоваться лишь немногие.

Сегодня каждый из вас назовёт не менее десятка электрических приборов, без которых трудно представить свою жизнь: телевизор, компьютер, стиральная машина, микроволновка, электрический чайник, холодильник… Эти устройства называются электрическими, так как для их работы необходим электрический ток.

С этим понятием мы сталкиваемся практически каждый день. Наверное, каждый из вас слышал фразы «удар током», «линия под током» и т.п. Это слово настолько прочно вошло в нашу жизнь, что мы используем его, практически не задумываясь.

Действительно, мы точно знаем, что если вставить вилку в розетку, то прибор начнёт работать.

Но что происходит внутри розетки? Почему штепсель имеет именно такой вид? Чем опасно засовывание пальцев в розетку? Сейчас мы уже обладаем достаточными знаниями для того, чтобы разобраться в этих вещах.

Проведём простой опыт. Поставим на столе два электрометра (А и Б) и зарядим один из них, например, электрометр А (см. рис. 1). Стрелка электрометра А отклонится. Соединим кондукторы электрометров металлическим стержнем, закрепленным на пластмассовой ручке.

По отклонению стрелок видно, что заряд электрометра Ауменьшился, а незаряженный электрометр Бполучил заряд (см. рис. 2). Это значит, что в результате перемещения частиц, имеющих электрический заряд, часть электрического заряда перешла по стержню от одного прибора к другому.

В этом случае говорят, что по стержню прошел электрический ток.

Рис.1. Зарядим электрометр А

Рис. 2. Соединение кондукторов металлическим стержнем

Электрический ток – это направленное упорядоченное движение заряженных частиц. Исходя из определения электрического тока, можно сформулировать одно из двух необходимых условий его возникновения и существования в любой среде.

Очевидно, что всреде должны иметься свободные заряженные частицы, то есть такие частицы, которые могут перемещаться по всей среде (их еще называют носителями тока).

Однако этого условия недостаточно, чтобы в среде возник и в течение длительного промежутка времени существовал электрический ток. Для создания и поддержания направленного движения свободных заряженных частиц также необходимо наличие электрического поля.

Под действием этого поля движение свободных заряженных частиц приобретает упорядоченный (направленный) характер, что и означает появление в данной среде электрического тока.

Зная условия возникновения и существования электрического тока, нетрудно догадаться, что способность проводить электрический ток (или, как говорят физики, электрическая проводимость) у различных веществ неодинакова.

В зависимости от этой способности все вещества и материалы принято делить на проводники, диэлектрики и полупроводники. Проводники – это вещества и материалы, которые хорошо проводят электрический ток. Проводниками являются металлы, водные растворы солей (например, поваренной соли), кислот и щелочей.

Хорошая электрическая проводимость проводников объясняется наличием в них большого количества свободных заряженных частиц. Так, в металлическом проводнике часть электронов, покинув атомы, свободно перемещается по всему его объему (см. рис .3), и количество таких электронов достигает  в см3.

Влажная земля, тела людей и животных хорошо проводят электрический ток, так как содержат вещества, являющиеся проводниками.

Рис. 3. Покинувшие атом электроны

Диэлектрики – это вещества, которые плохо проводят электрический ток. Диэлектриками являются некоторые твердые вещества (эбонит, фарфор, резина, стекло и др.), некоторые жидкости (дистиллированная вода, керосин и др.

) и некоторые газы (водород, азот и др.). В диэлектриках почти отсутствуют свободные заряженные частицы, поэтому диэлектрики практически не проводят электрический ток. Проводники и диэлектрики широко используют в промышленности, быту, технике.

Так, провода, по которым подводят электрический ток от электростанций к потребителям, изготавливают из металлов – хороших проводников. При этом на опорах провода располагают на изоляторах – это предупреждает стекание электрического заряда в землю.

Для этого же слоями диэлектрика покрывают провода, прокладываемые в земле.

Существует также множество веществ, которые называют полупроводниками. В обычных условиях они плохо проводят электрический ток, и их можно отнести к диэлектрикам.

Однако, если, например, повысить температуру или увеличить освещенность полупроводников, в них появляется достаточное количество свободных заряженных частиц – и полупроводники становятся проводниками.

К полупроводникам относятся такие вещества, как германий, кремний, мышьяк и др.; их широко используют для изготовления радиоэлектронной аппаратуры, солнечных батарей и т.д.

Многим знакома ситуация: необходимо срочно позвонить, вы берете мобильный телефон и с огорчением обнаруживаете, что батарея аккумуляторов разрядилась, а телефон из чуда технической мысли превратился в кусок пластика. То же самое может произойти и с аккумуляторами фотоаппарата, плейера, фонарика, часов.

Как же работает этот загадочный аккумулятор? Чем-то он напоминает наш организм, не правда ли? Ведь мы способны выполнять большой объём работы после еды, однако со временем начинаем ощущать усталость, слабость, наша энергия начинает иссякать. И нам необходимо отдохнуть, подкрепиться, чтобы с новыми силами приступить к работе.

Естественно, что любое исправное электротехническое устройство будет работать только в том случае, если выполнены условия возникновения и существования электрического тока: наличие свободных заряженных частиц и наличие электрического поля. За создание электрического поля отвечают источники тока.

В источниках тока электрическое поле создается и поддерживается благодаря разделению разноименных электрических зарядов. В результате на одном полюсе источника накапливаются частицы, имеющие положительный заряд, а на втором – частицы, имеющие отрицательный заряд. Между полюсами возникает электрическое поле.

Под действием этого поля в проводнике, соединяющем полюса источника, свободные заряженные частицы начинают направленное движение, то есть возникает электрический ток. Однако разделить разноименные заряды не так просто, ведь между ними существуют силы притяжения.

Для разделения разноименных зарядов, а следовательно, для создания электрического поля, необходимо выполнить работу. И выполнить ее можно за счет механической, химической, тепловой и других видов энергии.

Источники электрического тока – устройства, которые превращают различные виды энергии в электрическую энергию. Все источники электрического тока можно условно разделить на физические и химические.

К физическим источникам электрического токапринято относить устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет механической, световой или тепловой энергии. Примерами таких источников тока могут быть электрофорная машина, турбогенераторы электростанций, фото- и термоэлементы и др.

Несмотря на все разнообразие физических источников электрического тока, в повседневной жизни мы чаще имеем дело с химическими источниками электрического тока – гальваническими элементами и аккумуляторами.

Химическими источниками электрического тока называют устройства, в которых разделение зарядов происходит за счет энергии, выделяющейся в процессе химических реакций. Возьмём медную и цинковую пластины и очистим их поверхности. Между пластинами поместим ткань, смоченную в слабом растворе сульфатной кислоты (см. рис. 4).

Рис. 4. Простейший химический источник

Полученное устройство и есть простейший химический источник электрического тока – гальванический элемент. Если соединить пластины через гальванометр(чувствительный электроизмерительный прибор, часто используемый в качестве индикатора слабого электрического тока), то прибор зафиксирует наличие тока (см. рис. 5).

Рис. 5. Наличие тока в цепи

Гальванический элемент впервые создал итальянский ученый А.Вольта; он назвал его в честь своего соотечественника Л. Гальвани. Любой гальванический элемент состоит из двух электродов и электролита.Часто используют один металлический электрод, а второй – угольный или содержащий оксиды металлов.

Электролитом служит твердое или жидкое вещество, которое проводит электрический ток благодаря наличию в нем большого количества свободных заряженных частиц – ионов. В описанном нами гальваническом элементе, электродами выступают цинковая и медная пластины, а электролитом – раствор сульфатной кислоты.

Между электродами и электролитом происходят химические реакции, в результате которых один из электродов (анод)приобретает положительный заряд, а второй (катод)– отрицательный (см. рис. 6).

Рис. 6. Гальванический элемент

Когда запас веществ, принимающих участие в реакциях, истощается, гальванический элемент прекращает работать. Для обеспечения электропитания фотоаппаратов, плейеров, настенных часов, карманных фонариков и т.п.

широко используется марганцево-цинковый элемент – один из видов гальванических элементов. Со временем гальванические элементы становятся непригодными к работе, и их нельзя использовать повторно.

А вот другой вид химических источников электрического тока – электрические аккумуляторы– можно использовать многократно.

Аккумуляторы, как и гальванические элементы, состоят из двух электродов, помещенных в электролит. Однако их можно снова зарядить. При зарядке аккумулятора химические реакции идут в обратном направлении и концентрация сульфатной кислоты восстанавливается.

Следует отметить, что и аккумуляторы, и гальванические элементы обычно объединяют и получают, соответственно, аккумуляторнуюбатарею и батарею гальванических элементов.По принципу действия современные химические источники тока почти не отличаются от созданных более двух столетий назад.

При этом сейчас существует множество разнообразных видов гальванических элементов и аккумуляторов и продолжается активная разработка новых. Друг от друга они отличаются размерами, массой, энергоемкостью, сроком службы, надежностью, безопасностью, стоимостью и т.д.

Выбор того или иного химического источника тока продиктован сферой его применения. Так, в автомобилях целесообразно использовать относительно дешевые кислотные аккумуляторные батареи, и то, что они довольно тяжелые, не является существенным.

А вот источники тока для мобильных телефонов должны быть легкими и безопасными, поэтому в данном случае целесообразно использовать так называемые литий-ионные батареи, хотя они сравнительно недешевы.

Электрический ток в природе

Если вас попросят привести пример электричества в природе, то почти наверняка речь пойдёт о молнии. Действительно, молния является, наверное, одной из самых грандиозных демонстраций мощи электричества. Однако использует ли природа электричество так же повсеместно, как и человек? Оказывается, да.

Практически все живые существа функционируют благодаря электричеству. Например, нервный импульс человека – это электрический сигнал. Любая клетка обладает электрическим полем. И таких примеров можно привести массу.

Мы же поговорим о существах, которые используют электричество в наиболее неожиданных и полезных для себя вариантах – о рыбах. Рыбы используют разряды:

– для освещения себе пути,

– для защиты, нападения и оглушения жертвы,

– для передачи сигнала друг другу и заблаговременного обнаружения препятствий.

Самыми известными электрическими рыбами являются электрический угорь, электрический скат и электрический сом. У этих рыб имеются специальные органы для накопления электрической энергии.

Небольшие напряжения, возникающие в обычных мышечных волокнах, суммируются здесь благодаря последовательному включению множества отдельных элементов, которые нервами, как проводниками, соединены в длинные батареи (см. рис. 7).

Рис. 7. Органы электрических рыб

Среди других электрических рыб особенно выделяется скат торпедо (см. рис. 8), который встречается в Атлантическом, Индийском и Тихом океанах.

Рис. 8. Скат торпедо

Размеры торпедо достигают двух метров. Каждый орган состоит из множества колодцев, вертикальных по отношению к поверхности тела и сгруппированных подобно пчелиным сотам.

В каждом колодце, заполненном студенистым веществом, помещается столбик из 350–400 лежащих друг на друге дисков. Диски играют роль электродов в электрической батарее.

Вся система приводится в действие особой электрической долей мозга (см. рис. 9).

Рис. 9. Орган торпедо

Напряжения тока, вырабатываемого угрем, достаточно, чтобы убить в воде рыбу или лягушку. Он может произвести удар более чем в 500 вольт (для сравнения в обычной сети квартиры 220 вольт)! Угорь создает особенно сильное напряжение тока, когда изогнется дугой так, что жертва находится между его хвостом и головой: получается замкнутое электрическое кольцо.

Характерная особенность рыб, имеющих электрические органы, их малая восприимчивость к действию электрического тока. Так, например, электрический угорь без вреда для себя переносит напряжение 220 В. Племена, живущие по отдаленным притокам южноамериканских рек Амазонки, Ориноко и др., в местах брода у каждого берега держат на привязи лошадей.

Когда кто-то хочет переправиться на противоположный берег, то он вначале гонит перед собой лошадь (но не едет на ней!), а сам идет следом за лошадью. Обратный путь он проделывает таким же образом.

Чем объясняется этот весьма своеобразный способ переправы? В реках северо-восточной части Южной Америки обитает самая мощная из всех известных электрических рыб – электрический угорь. По этой причине племена, живущие по притокам этих рек, в местах брода, там, где водится много электрических угрей, устраивают переправу с помощью лошадей.

Электрические угри разряжают свои батареи о ноги лошадей и не успевают, так сказать, перезарядить это оружие, так что люди переходят реку невредимыми

Решение задач

Рассмотрим примеры решения нескольких важных задач, связанных с понятием электрического тока.

Задача1. Можно ли утверждать, что в источниках тока возникают положительные и отрицательные заряды?

Решение

Для ответа на поставленный вопрос необходимо вспомнить, что происходит в источнике тока? В источнике тока происходит разделение разноимённых электрических зарядов под действием неэлектрических сил, что приводит к тому, что на разных полюсах источника тока накапливаются частицы с зарядами разных знаков (см. рис. 10). Вследствие этого и возникает электрическое поле между полюсами источника. Таким образом, в источнике происходит только разделение зарядов, а не их возникновение.

Рис. 10. Разделение разноименных зарядов

Задача 2. Каким требованиям должен соответствовать материал для изготовления корпусов розеток и выключателей?

Решение

Как мы знаем из повседневного опыта, корпуса розетки и выключателя служат посредниками между человеком и электрической сетью.

При этом человек сам является неплохим проводником электрического тока, поэтому, если бы не было защитных корпусов, случайное прикосновение человека к контактам могло бы привести к замыканию им электрической цепи и прохождению тока через тело человека.

Именно поэтому корпуса розеток и выключателей делают обычно из пластмассы (и аналогичных материалов), то есть из веществ, которые не проводят электрический ток (диэлектриков).

Задача 3. Железный гвоздь и отрезок медного провода воткнули в лимон. Потечёт ли ток через провод, которым соединяют гвоздь и провод (см. рис. 11)?

Рис. 11. Иллюстрация к задаче

Решение

Фактически перед нами находится гальванический элемент. Кислота, содержащаяся в лимоне, будет играть роль электролита.

Так как материалы, из которых изготовлены гвоздь и провод, разные, то и взаимодействовать с кислотой они будут по-разному, а значит, будет происходить разделение зарядов и данное устройство будет выполнять функции источника тока. В этом можно наглядно убедиться (см. рис. 12).

Рис. 12. Источник тока

Давайте посмотрим, как отреагирует гальванометр, если мы соединим его с медным проводом (см. рис. 13).

Рис. 13. Гальванометр соединили с медным проводом

Видим, что стрелка гальванометра отклоняется. Если мы соединим несколько лимонов, т.е. сделаем батарею из лимонов, то сможем получить достаточно существенный ток – такая батарея называется багдадской

Что такое батарейка?

Мы часто употребляем в обиходе слово «батарейка». Однако теперь, когда мы познакомились с источниками тока, можно определиться с тем, к какому же виду источников относится батарейка. Оказывается, что батарейки относятся к химическим источникам тока и могут быть как гальваническими элементами, так и аккумуляторами.

Батарейка – обиходное название источника электричества для автономного питания разнообразных устройств.

Может представлять собой одиночный гальванический элемент, аккумулятор или их соединение в батарею.

Часто мы слышим и такие понятия, как пальчиковая батарейка, «крона»… Что же они означают? Оказывается, батарейки принято классифицировать по различным критериям (размеры, характеристики, форма).

Основные виды батареек – минипальчиковая (или мизинчиковая – ААА), пальчиковая (АА), средняя (С), большая (D) и крона (см. рис. 14).

Рис. 14. Классификация батареек

Также батарейки классифицируют по типу электролита, который в них используется, поэтому батарейки бывают: сухие (твёрдый электролит), щелочные, серебряные, воздушно-цинковые, литиевые (см. рис. 15).

Рис. 15. Иная классификация батареек

На этом уроке мы узнали, что такое электрический ток, обсудили условия его возникновения и существования, а также поговорили об источниках электрического тока.

На следующем уроке мы поговорим об электрической цепи и её составных частях. На этом наш урок окончен. Спасибо за внимание.

Список рекомендованной литературы:

  1. Соколович Ю.А., Богданова Г.С Физика: Справочник с примерами решения задач. – 2-е издание передел. – X.: Веста: Издательство «Ранок», 2005. – 464 с.
  2. Перышкин А.В. Физика:  Учебник 8 класс. — Издательство: М.: 2013. – 240 с.

Домашнее задание

  1. Дайте определение проводникам, полупроводникам и диэлектрикам.
  2. Что такое батарейка? Каков принцип ее работы?
  3. Дайте определение электрического тока.

Рекомендованные ссылки на ресурсы сети Интернет

  1. Интернет-портал Electricalschool.info (Источник).
  2. Интернет-портал Electricsafety.ru (Источник).
  3. Интернет-портал Class-fizika.narod.ru (Источник).

Источник: https://interneturok.ru/lesson/physics/8-klass/belektricheskie-yavleniyab/elektricheskiy-tok-istochniki-elektricheskogo-toka-grebenyuk-yu-v

Вопрос №43. Электрический ток, параметры электрического тока и источники электроопасности. Напряжения прикосновения, напряжение шага

Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

Ответ: Электри́ческий ток — упорядоченное некомпенсированное движение свободных электрически заряженных частиц, например, под воздействием электрического поля.

Такими частицами могут являться: в проводниках — электроны, в электролитах — ионы (катионы и анионы), в газах — ионы и электроны, в вакууме при определенных условиях — электроны, в полупроводниках — электроны и дырки (электронно-дырочная проводимость).

Основными параметрами электрического тока являются час­тота электрического тока f (Гц), электрическое напряжение в се­ти U(В), сила электрического тока I (А). С точки зрения элек­тробезопасности важное значение имеет тип электрической сети. В настоящее время наиболее распространены следующие типы электрических сетей:

четырехпроводные электрические сети с глухозаземленной нейтральной точкой (рис. 2.21). Три провода сети являют­ся фазными проводами, а один — нейтральный рабочий провод. Нейтральная точка сети и рабочий нейтральный провод имеют соединение с землей (заземлены).

Напряже­ние между любыми двумя фазными проводами равно ли­нейному напряжению Uл, а между любым фазным и ней­тральным проводами — фазному Uф. Линейное и фазное напряжение связаны соотношением Uл = Uф. Например, в сети напряжением 380/220В линейное напряжение 380В, а фазное 220В.

Четырехпроводная сеть с заземлен­ной нейтралью наиболее распространена как в промыш­ленности, так и в бытовых электрических сетях;

трехпроводные электрические сети с изолированной нейт­ралью (рис. 2.22). В этих сетях имеется три фазных провода, отсутствует нулевой рабочий провод, а нейтральная точка изолирована от земли. Эти сети нашли менее широ­кое распространение и используются в промышленности и технике для электроснабжения специальных технических устройств и технологических процессов;

• однофазные электрические сети.

Электрический ток подразделяется на постоянный и непосто­янный (переменный). Токи промышленной частоты имеют частоту 50 Гц. Однако для питания ряда технических устройств, электро­инструмента применяются токи и более высоких частот, напри­мер 400 Гц.

По напряжению электрический ток подразделяется на низко­вольтный и высоковольтный. Высоковольтным считается напря­жение свыше 1000 В.

Источники электрической опасности. Электрический ток ши­роко используется в промышленности, технике, быту, на транс­порте. Устройства, машины, технологическое оборудование и приборы, использующие для своей работы электрический ток могут являться источниками опасности.

Поражение электрическим током может произойти при при­косновении к токоведущим частям, находящимся под напряже­нием, отключенным токоведущим частям, на которых остался заряд или появилось напряжение в результате случайного вклю­чения в сеть, к нетоковедущим частям, выполненным из прово­дящего электрический ток материала, после перехода на них на­пряжения с токоведущих частей.

Кроме того, возможно поражение человека электрическим током под воздействием напряжения шага при нахождении человека в зоне растекания тока на землю; электрической дугой, возникающей при коротких замыканиях; при приближении че­ловека к частям высоковольтных установок, находящимся под напряжением, на недопустимо малое расстояние.

Человек может оказаться под воздействием напряжения при­косновения и напряжения шага.

Растекание тока в грунте (основании) возникает при замыка­нии находящихся под напряжением частей электрических уста­новок и проводов на землю.

Замыкание может произойти при повреждении изоляции и пробое фазы на корпус электроуста­новки, при обрыве и падении провода под напряжением на зем­лю и по другим причинам.При растекании тока в грунте (основании) на поверхности земли (основания) формируется поле электрических потенциа­лов φ.

Чем дальше от точки замыкания тока на землю, тем меньше электрический потенциал. Электрический потенциал в зоне расте­кания тока распределяется по гиперболическому закону.

Напряжение прикосновения — это напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек (ГОСТ 12. 1. 009-76).

При прикосновении человека к заземленному корпусу, имеющему контакт с одной из фаз, часть тока замыкания на землю проходит через человека, а если корпус не заземлен, то через человека проходит весь ток замыкания на землю (однополюсное прикосновение).

Величина напряжения прикосновения для человека, стоящего на грунте и коснувшегося оказавшегося под напряжением заземленного корпуса может быть определена как разность потенциалов руки (корпуса) и ноги (грунта) с учетом коэффициентов: a1 — учитывающего форму заземлителя и расстояния от него до точки, на которой стоит человек; a2 — учитывающего дополнительное сопротивление цепи человека (одежда, обувь) Uпр = Uзa1a2 , а ток, проходящий через человека

Наиболее опасным для человека является прикосновение к корпусу, находящемуся под напряжением и расположенному вне поля растекания.

Напряжением шага (шаговым напряжением) называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек (ГОСТ 12. 1. 009-76).

где b1 — коэффициент, учитывающий форму заземлителя; b2 — коэффициент, учитывающий дополнительное сопротивление в цепи человека (обувь, одежда).

Наибольшее напряжение шага будет вблизи заземлителя и особенно, когда человек одной ногой стоит над заземлителем, а другой — на расстоянии шага от него.

Если человек находится вне поля растекания на одной эквипотенциальной линии, то напряжение шага равно нулю.

Вопрос №44. Воздействие электрического тока на человека: виды воздействия, электрический удар, местные электротравмы, параметры, определяющие тяжесть поражения электрическим током, пути протекания тока через тело человека.

Ответ: Действие электрического тока на организм человека.

При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может

оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном

соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического

тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение

его жизнедеятельных функций.

Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что, во первых, ток

не имеет внешних признаков и как правило человек без специальных приборов не

может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность; во вторых,

воздействия тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным

нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная

нервная, сердечно-сосудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть

поражения; в третьих, переменный ток способен вызвать интенсивные судороги

мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек

самостоятельно не может освободиться от воздействия тока; в четвертых,

воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде

случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к

травмированию в результате падения.

Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать

биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое

действие заключается в способности электрического тока раздражать и

возбуждать живые ткани организма, тепловое – в способности вызывать ожоги

тела, механическое – приводить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу

крови.

Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной

электротравмы. Электротравма – это травма, вызванная воздействием

электрического тока или электрической дуги. Условно электротравмы делят на

местные и общие. При местных электротравмах возникает местное повреждение

организма, выражающиеся в появлении электрических ожогов, электрических

знаков, в металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии

(воспаление наружных оболочек глаз). Общие электротравмы, или электрические

удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или

полном прекращении деятельности наиболее жизненно важных органов и систем –

легких (дыхания), сердца (кровообращения).

Характер воздействия электрического тока на человека и тяжесть поражения

пострадавшего зависит от многих факторов.

Оценивать опасность воздействия электрического тока на человека можно по

ответным реакциям организма. С увеличением тока четко проявляются три

качественно отличные ответные реакции. Это прежде всего ощущение, более

судорожное сокращение мышц (неотпускание для переменного тока и болевой

эффект постоянного) и, наконец, фибрилляция сердца. Электрические токи,

вызывающие соответствующую ответную реакцию, подразделяют на ощутимые,

неотпускающие и фибрилляционные.

ЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ УДАР — возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, проявляющееся в непроизвольных судорожных сокращениях различных мышц тела. Под угрозой поражения оказывается весь организм из-за нарушения нормальной работы различных органов и систем, в т. ч. сердца, легких, ЦНС и др.

Местные электротравмы чаще всего связаны с поверхностными повреждениями кожи, мягких тканей, а также связок и костей. В редких случаях при местной электротравме человек погибает (обычно это связано с тяжелыми ожогами). В таких случаях непосредственной причиной смерти является не электрический ток, а местное повреждение организма, вызванное действием тока.

Характерные местные электрические травмы:

электрические ожоги разной степени;

электрические знаки;

металлизация кожи;

механические повреждения;

электроофтальмия.

Факторы, определяющие тяжесть поражения человека электрическим током

1. Электрическое сопротивление тела человека. Человека поражает ток, который зависит от напряжения и сопротивления тела I=U/R Части тела человека, повреждаемые при поражении человека электрическим током: — кожа в месте входа тока; — внутренние органы; — кожа в месте выхода тока. Сопротивление внутренних органов мало.

Сопротивление кожи зависит от ее состояния (чистая и сухая или влажная). Электрические параметры: — Сопротивления в электроде. — Сила тока. Вызывает повышенное потовыделение и усиливает кровообращение в местах прохождения электрического тока. — Напряжение. Чем выше напряжение, тем меньше сопротивление тела человека. Сопротивление человека может изменяться в 200 раз.

При напряжении >50 В сопротивление человека равно 1000 Ом, при напряжении

Источник: https://lektsii.net/2-2955.html

��� �������� ������������� ����

Электрический ток, электрические сети, электроустановки как источники

������������� ���� � ������������ ���������������� ��� �������� � ������������� ������������� �������, ��������� �� ����������, ����������������� ���������, ������������, ��������� � ��������� ����� ���������������, ���������� �� ������������ ����������. �������� ������ �����������: ������������ ���������� � ����������������� ��������� � ����������� �� ������������� �����, ����������� �� ���������� ������, ����������� ������, ����������� ��������������.

�������������� ������ ���������� � ����������� �������������, ���������� ���������� ������������� ������� ��� ���� �� ������������.

�������� � ������������� �������������� �������������� � ������� ��������� ����� ���������������, ������������ ��� ������.

��� ���������� ������ ��� �������� �������������� � ������ �������������� ����������� ����� ������� ���������� — ������� � (����) ����� ���������.

� ���� ����� ������������� ��� �������� ������� ����������� ������������ ������� ��������� �.�. ������-������������� ���������� ������� ����������� ����, ��� ������� �������������� ���������� � ������� ������� ��������. ��� �� ���� �������� ���������� ��������� ��� �������, � ��������� — ����������� �������� ��� ������ ���������.

����������� �������������� ���������� �� ����� ������ ����������, ��� ���������� � �������������. ��������� ���������� ������������ � ��� �����. ������� �� ���������� ����������, ���������� ������ �������������, ���������� ���������� �� 6-10 �� (���������).

���������� ��������� ���������� ������������ �� ���������������� �����������. �� �������� ���� ����������� «���������������� �����» �� ��������� ���������� �� ������������ � ����� ��������. ����� ���������������� ���������� ���������� ���������� �� 220-380 �.

���������� ����� ��������� ��������� ���������� ������� ����������� ���� ���������� ��������. ����������� ����������� �������� ��������� ���������� � ������ ����� 380 � (�����). ���������� ����� ��������� � ����� �� �������� �������� ���������� ������. ��� � ������ �� ���� ��� ������ ���������. ��� ����������� �������� � ������ ����� 220 �.

���������� ���� ��� ������������� �������� ���������� ���������� ����������� ����, ������������� �� ���������������. ������ �� ������� ���������� ���������� �������� ����������. ������� ����������� ����������� �� ���������� ����������. �������������� � �������� ���������� �������� ���� ������������ ����� �� ����. ���� ������� ����� ��������� � ����� 120 ��������.

���������� ������� ����������� ����

����� ���������������� ���������� ���������� ����� ����������������� ����� ��� (�� ������������) ����������������� ������ ��������� � ������������.

��������� ����������� (����������������, ������������ ������������, ������� ��� � ������ ���������������� ������������) ���������� �� ���������������� ����������� � ���������� ������������� ����. � ��� ���������� ������ ������� (�� ������ ��������� ����������).

���������� ����������� (������������ ����������, ������� �������, ������� ������� � �.�.) ���������� �� ���������� ������������� ����. � ��� �������� ��� ������� (�� ������ ��������� ����������). � ����������� ����� ������� ���� �� ���� �������� — ��������, � ������ — �����������. ���������� ����� ���� �� ��������� ����� 220 �.

����������� ���� ����������� �������� ���������� �� ����������� ��������� ��������� ������������� ����. ���������� ������������� ��� ��������������� ����� ��������. ����������� ����������� �������� ������� � ������ ����� 50 �� (����).

�������� �������� ���������� � ������� ������������� ���� ������� ����� ���������� �� ����������� ��������.

� ���� ��������� ������������ ����� ����������� �������������� (��� ��� �������� � ���� �������������) ��� ����������� �����-���� ����������� (� ���������� ��� ��� �������� ���� �����������). ��� ���������� �������� ���������� � ���� ������, � ��� ���������� �������� ���������� � ���� ����������.

��� ���������� ������� ��������� �������� �� ����������, �� ���������� ����������� ���������� �������������� ������� ������������� ����������. ��� ������������� ��� ����������� ����������� (� ������������ �������� � � ������������ ���������) ���������� ��� ��������� �������� � ����. ������������� �������������� �� ���� �������������� ������� ������ ���������� ���������������.

������� ����������� ���� �������� �������� �������� ����������� �� ���������������. ��� ���������� �������� ������� ��������� ������ �����������, ������� ������������� �������������� ����������� ������ �������� ���� ����� �������, � ������� �������� ���������� �����������������.

���������� �� ���� ������� ������������� (���������� ��� �������) �� ����� �������� ��������, � � ����� ������ ������������ ������������� ���� ����� ��������� � ���������� ������������ ������������� ���� �� ����������� ��������.

� ������ ���������� � �������� ������������� ������� ���������������. ���� 23875-88 ���� ����������� ����������� �������� ��������������, � ���� 13109-87 ������������� �������� ���� �����������.

���� ���������� ����������� �������� ����������� � ������ ����������� ������������ ��������������.

��� ������������ ��� ��������, ��� �� ����� ��������� �� ���������������� �����������, ����� ������������� ����� ����������� �� ���-�� � �������������, � ��������������� � ��� �������.

�������� ������ ���������� �������� �������������� — ��� ���������� ���������� �� ������������ ��������, ����������� ������������������ ����������, ���������� ������� �� 50 ��.

�������� ��������� � ������� �� ����� 95 % ������� ������ ����� ������ ���������� ������ ���������� � ��������� 209-231 � (���������� 5 %), ������� � �������� 49.8-50.2 ��, � ����������� ������������������ �� ������ ��������� 5 %.

��������� 5 ��� ����� ��������� ������� ������ ����� ���������� ����� ���������� �� 198 �� 242 � (���������� 10 %), ������� �� 49.6 �� 50.4 ��, � ����������� ������������������ ������ ���� �� ����� 10 %. ����������� ����� ����� ������� ��������� �������: �� 49.5 �� �� 51 ��, �� ����� ������������ ����� ��������� �� ������ ��������� 90 ����� �� ���.

�������� ���������������� ���������� ��������, ����� ���������� �������� �������������� �������������� ������� �� ������������� �������. ������� ����� ����������� �� 5 �� �� ������������ ��������. ���������� ����� ��������� �� ����. � ���������� ���������� �������� ������ �����������������.

�.�.������� ��������� �������������� ������� ��� ��������

Источник: http://ElectricalSchool.info/main/osnovy/111-kak-ustroena-jelektricheskaja-set.html

Scicenter1
Добавить комментарий