Электр тоғымен зақымдану жағдайлары

Өндіріс электр қондырғыларында айналмалы тоқтың үш фазалық желісі ең көп қолданылады. Үш фазалық трансформатор (генератор) орамдарының қосылған жерін (нүктесін) нейтраль деп атайды. Бұл нейтралға жалғанған сымды нөлдік өткізгіш дейді.

Үш фазалық электр желісінің екі түрлі нейтраль режимі (жағдайы) болады: бөлектенген (оқшауланған) нейтраль және жерге қосылған нейтраль. Оқшауланған нейтраль деп жермен жалғаспаған нейтралды айтады.

Электр тоғымен зақымдану қауіптілігінің дәрежесі көбінесе адам денесінің тоқ өткізгіштерге қалай тиіскендігі (қосылғандығы) арқылы анықталады. Бұл тиісу (қосылу) әр жағдайларда электр желісі схемасымен, оның нейтраль (нөлдік өткізгіш) режимімен адамның тоқ өткізгішке тиіскен кезінде қандай кейіпте (тұрыста) болғандығымен байланысты болады.

Электр желісінің тоқ өткізгіштеріне адамның тиісу формасы екі түрлі болады: екі фазалық тиісу және бір фазалық тиісу.

Екі фазалық тиісу адам денесінің екі мүшесімен (мысалы екі қолмен, бір қолы және аяғымен т.с.с.) электр тоғы бар екі фазалық өткізгіштерге тиіскен жағдайда болады. Бұл жағдайда адам организміне электр тоғының толық жұмыс істеу кернеуі әсерін тигізеді.

Мұнда адам денесінен өтетін тоқтың күші толық кернеу және дене кедергісі арқылы анықталады.

(1)

Бір фазалық тиісу адам бір мүшесімен (мысалы, бір қолымен) бір фазалық тоқ өткізгішке тиіскенде болады. Бұл жағдайда адам организіміне электр тоғының фазалық кернеуі әсер етеді. Мұнда адам денесінен өтетін тоқтың күші фазалық кернеу және дене кедергісі арқылы анықталады.

немесе (2)

Толық кернеу мен фазалық кернеудің арасында мынадай қатынас бар

Сонымен фазалық кернеу толық кернеуден кіші болғандықтан бір фазалық тиісудің екі фазалық тиісуден анағұрлым қауіптілігі төмен болады.

Іс жүзінде тоқ өткізгіштерге екі фазалық тиісу оқиғалары сирек кездеседі (3-10%), көбіне бір фазалық тиісу жағдайлары болады (90-97%).

Электр зақымдарының ауырлық дәрежесі электр желісінде оның нейтралі қандай режимде екендігімен байланысты болады.

1. Электр желісінің нейтралі оқшауланған. Бұл желіде мынадай тиісу жағдайлары болуы мүмкін (2.2 – сурет).

А. Бір фазалық тиісуде (1-позиция) адам денесінен өтетін тоқтың күші фазалық кернеу және дене, аяқ киім, еден, фазалық тоқ өткізгіштер изоляциясының кедергілері арқылы анықталады.

(3)

Мұнда R_а – адам денесінің кедергісі, Ом (R_а=1000 Ом тең деп алынады).

R_ак – аяқ киім кедергісі, Ом (табаны су болса R_ак=2000 Ом, құрғақ болса R_ак=25000-500000 Ом).

R_е – еденнің кедергісі, Ом (су болса R_е=4-50 Ом, құрғақ болса R_е>2000 Ом).

R_U3 – фазалық тоқ өткізгіштер изоляциясының кедергісі, Ом.

Бірақ қолайсыз жағдайларда (аяқ киім дымқыл немесе темір шегелері бар, еден су немесе материалы тоқ өткізгіш) аяқ киім мен еденнің кедергісі өте аз болғандықтан, оларды есепке алмауға болады. Сонда бір фазалық тиісуде адам денесінен өтетін тоқтың күшін мына теңдікпен анықтауға болады.

(4)

Қолайлы жағдайда аяқ киім мен еденнің кедергілері үлкен болғандықтан денеден өтетін тоқтың күші азайып, адам үшін қауіпсіз болады.

Б. Мұндай электр желісінде екі фазалық тиісу (2-позиция) қауіптілігі жоғары болады, өйткені бұл жағдайда адам толық кернеуді қабылдап, денеден өтетін тоқтың күші болады (25 - формула).

2. Электр желісінің нейтралі жермен қосылған. Бұл желіде мынадай тиісу жағдайлары болуы мүмкін (2.3 - сурет).

А. Адам нөлдік өткізгішке тиіседі (1-позиция). Бұл жағдайда ешқандай тоқ соғу қауіптілігі болмайды. Өйткені симметриялы жүктемесі бар, бұзылысы жоқ, электр желісінің нейтраль өткізгішінде тоқ болмайды немесе өте аз болады. Егер фазалық өткізгіштерде тоқ жүктемесі симметриялы болмаса немесе сол фазалардың біреуінің изоляциясы бүлініп, жермен қатысы болса, нейтраль өткізгіште тоқ пайда болады. Оның кернеу шамасы үлкен болып, тоқ соғу қауіпін туғызады.

Б. Бір фазаға тиісу (2 позиция). Бұл жағдайда адамға фазалық кенеу әсерін тигізеді. Мұнда денеден өтетін тоқтың күші фазалық кернеу және дене, аяқ киім, еден, нейтраль өткізгіштігі жерге қосқан сым кедергілері арқылы анықталады.

(5)

Бірақ қолайсыз жағдайларда (жоғарыда көрсетілген) аяқ киім, еден, жерге қосқыш сымның (оның кедергісі 10 Ом артық болмау керек) кедергілері өте аз болғандықтан, оларды есепке алмай, өтетін тоқтың күші тек адам денесінің кедергісімен ғана байланысты деп табылады. Ал қолайлы жағдайда еден мен аяқ киім кедергілері үлкен болады, сол себепті өтетін тоқтың күші кішірейіп, оның қауіптілігі азайады.

В. Фазалық жәненөлдік өткізгіштерге тиісу. Мысалы, бір қолмен фазалық, екінші қолмен нөлдік өткізгішке тиісу (3-позиция). Бұл да бір фазалық тиісу болып есептеледі, сондықтан адамға фазалық кернеу мен дененің кедергісі арқылы анықталады.

Егер бір фазалық тиісуден екі жағдайын салыстырсақ (2 және 3 позицияны), бірінші жағдайда бірнеше кедергілердің қосындысы болғандықтан (кейбіреулерінің шамасы аз болса да), денеге әсер ететін тоқтың күші едәуір кішірейіп, қауіптілігі азайады. Ал екінші жағдайда тек адам денесінің кедергісі ғана болғандықтан, тоқтың күші үлкейтіліп, қауіптілігі жоғарлайды.

Г. Екі фазалық тиісу (4-позиция). Бұл жағдайда адамға толық жұмыс кернеуі әсер етеді, өтетін тоқтың күші үлкен, қауіптілігі өте зор болады.

Жоғарыда келтірілген мәліметтерден көруге болады – нейтралі оқшауланған электр желісінде бір фазалық тиісу, нейтралі жерге қосылған электр желісіндегі бір фазалық тиісуден едәуін қауіпсіз болады. Өйткені бірінші жағдайда фазалық өткізгіштер изоляциясының кедергісі өте үлкен болғандықтан, екінші жағдайға қарағанда, денеден өтетін тоқтың күші біршама кіші болады.

Сондықтан тоқ соғу жөнінде қауіптілігі жоғары жағдайларда нейтралі оқшауланған электр желісін пайдалану тиімді болады.

Іс жүзінде тоқпен зақымдану оқиғалары басқа жағдайларда да болуы мүмкін. Мәселен, электр тоғы жайылу зонасында. Бұл зона фазалық тоқ өткізгіштің үзіліп жерге түскенде, электр қондырғының корпусында пайда болған тоқтың сым өткізгіш арқылы жерге өткенде тағы басқа себептермен пайда болады. Электр тоғы жайылу зонасының радиусы 20 м дейін болады. Егер адам осы зонаның ішінде болса, оған адымдық кернеуі әсерін тигізеді. Адымдық кернеу деп электр тоғының жайылу зонасында аралығы адам адымына тең (0,8 м) екі нүктенің арасындағы кернеуді айтады, ол тең U_a=U₂-U₁, B (2.4 - сурет).

Зонаның ортасына қарай жүргенде және адым үлкейгенде адымдық кернеу шамасы жоғарлайды, керісінше – төмендейді. Бұл зонадан қауіпсіз шығу үшін ұсақ адымдармен немесе диэлектрикалық аяқ киім киіп шығу керек.

2.5 – сурет. Адымдық кернеуі.

2.6-сурет. Бір фазалы тоқ желісінің қауіпі:

а – жекеленген желі сымына жанасу сұлбасы; б – эквивалентті сұлба; в – жерленген полюсы бар желінің жерленбеген сымына жанасу сұлбасы; г – ақаулы желі сымына жанасу сұлбасы; д – орта нүктесі жерленген желінің сымына жанасу; е – желінің екі сымына жанасу

2.7 – сурет. Жекеленген нейтралды үш фазалы электр желісінің қауіпі.

Әр түрлі механизмдердің бөлшектерінде үйкеліс арқылы пайда болатын статикалық электр зарядымен аданың зақымдануы мүмкін. Оның кернеу шамасы бірнеше мың вольтқа дейін болуы мүмкін. Мұндай статикалық электр зарядтарымен зарядталған механизмдерге тиіскен жағдайда, статикалық электр разряды болып, адамды жарақаттандыру мүмкін. Сондықтан механизмде үйкелістің салдарынан электр зарядтары пайда болып, корпусында жиналмау үшін, оны сым арқылы жерлендіру керек.