Теория вероятностей и случайных процессов - Тутубалин В.Н.
ISBN 5-211-02264-5
Скачать (прямая ссылка):
В нашей стране ориентировочное значение сопротивления тела человека принято равным 1000 Ом. Конечно, при определении силы тока в расчет должно быть принято не только сопротивление тела человека, но и сопротивление всей цепи, по которой проходит ток. Система энергоснабжения во всем мире принята трехфазная, но для бытовых нужд используется почти исключительно однофазный ток. Это означает, что в каждую квартиру вводятся два совершенно одинаковых на вид, но принципиально различных по сути провода — фазный и нулевой. Фазный провод соединен с одной из фаз трехфазной системы, а нулевой провод (нейтраль) соединен, во-первых, с нейтральной точкой трехфазного трансформатора, а во-вторых, многократно и возможно более надежно — с землей. Прикосновение к нулевому проводу (при нормальном режиме работы сети) безопасно, а при прикосновении к фазному проводу электрическая цепь замыкается через обувь человека, опору, на которой стоит человек, на землю, нулевой провод и, наконец, на нейтральную точку трансформатора. Поэтому если человек стоит на сухом деревянном полу (сопротивление которого составляет сотни мега-ом), то прикосновение к фазному проводу тоже безопасно.
Одновременное прикосновение к фазному и нулевому проводу означает, что в расчет нужно принимать только сопротивление тела человека. Такое прикосновение может вести к
18*
275
разным последствиям — от легкой встряски, если цепь замыкается через пальцы одной руки, до остановки сердца и/или дыхания, если цепь замыкается через две руки или через руку и ногу.
Случай одновременного прикосновения к двум проводам в науке об электробезопасности не рассматривается: считается, что потребитель должен уберечь себя сам от такого прикосновения.
Итак, если фазное напряжение 220 В выходит на металлические части электробритвы, а человек, который ею в это время бреется, стоит в жилой комнате на деревянном (или покрытом линолеумом) полу, то не происходит ничего. Некоторые люди при этом имеют едва заметное ощущение вибрации, другие не чувствуют ничего, следовательно, вообще не знают, что оказались под напряжением. Положение резко меняется, если бритье происходит в ванной комнате, а человек, допустим, рукой взялся за водопроводный кран или присел на край ванны (ванна соединена с водопроводом через специальную проволоку — уравниватель электрических потенциалов). Цепь замыкается через водопровод, имеющий практически нулевое сопротивление, на землю и на нейтраль. Сопротивление цепи сводится к сопротивлению тела человека. Ориентировочное значение тока 220 В/1000 0м = 0,2 А. Ситуация становится смертельно опасной. А связано это с режимом нейтрали: нейтраль могла бы быть изолированной от земли (это не означает дополнительных затрат, а, наоборот, некоторую небольшую экономию за счет отсутствия заземляющих устройств). Почему же выбрано такое техническое решение, при котором нейтраль заземляется? Ответ: по соображениям борьбы с вероятностным дьяволом.
Дело в том, что в больших и разветвленных сетях с изолированной нейтралью вполне возможно случайное соедине* ние одной из фаз с водопроводом, металлическими конструкциями и т. д., вообще говоря, с землей. Электрические аппараты защиты на такое соединение никак не реагируют, потому что при изолированной нейтрали никаких токов через землю нет. В то же время потребители привыкают к мысли, что прикосновение к любому (одному) проводу всегда безопасно. Но если с землей соединилась одна фаза, а потребитель (стоя на земле или на чем-то металлическом, соединенном с землей) прикасается к другой фазе, то он оказывается под напряжением и притом не фазным, а междуфазным (т. е. не 220 В, а 380 В). Поэтому в бытовых электрических сетях нейтраль, как говорят, «глухо» (т. е. возможно более надежно) заземляется, чтобы при соединении одной из фаз с землей создался большой ток, который вызывает срабатывание электрической защиты. Зато одновременное прикосновение к фазному проводу и каким-то металлическим конструкциям, сое-
276
диненным с землей, становится столь же опасным, как прикосновение к двум проводам — фазному и нулевому. Вырисовывается, конечно, вероятностная задача: что хуже (т. е. изолированная нейтраль или заземленная)? К сожалению, в этой задаче невозможны ни теоретические оценки соответствующих вероятностей, ни сбор статистических данных (кто же решится изменить однажды принятый режим нейтрали ради сбора статистики?!). Интуитивно кажется, что заземление нейтрали — правильная мера, но, конечно, несущая свои опасности.
Что делается для повышения электробезопасности? В отношении бытовых сетей основные меры следующие: 1) двойная изоляция; 2) зануление корпусов электрооборудования;
3) разделяющие трансформаторы и, наконец, в будущем —
4) защитное отключение.
Двойная изоляция применяется в основном для электродвигателей (обмотка которых в любой момент может пробиться на корпус). Она состоит в том, что корпус двигателя дополнительно изолируется от корпуса и рабочих частей какой-то бытовой машины достаточно толстыми изоляционными прокладками (тут уже никаких тонких эмалевых слоев нет). Для характеристики этой меры приводится следующее личное наблюдение автора.
