§ 3. Peligro de descarga eléctrica.
Esquema de conexión monofásica de una persona a una red de corriente trifásica con neutro puesto a tierra.
La descarga eléctrica ocurre cuando se cierra un circuito eléctrico a través del cuerpo humano. Esto ocurre cuando una persona toca al menos dos puntos de un circuito eléctrico, entre los cuales hay algo de voltaje. La inclusión de una persona en un circuito puede ocurrir de varias maneras: entre el cable y tierra, llamada conexión monofásica; entre dos cables - conexión bifásica. Estos esquemas son los más típicos de las redes de CA trifásicas. También es posible cambiar entre dos cables y tierra al mismo tiempo; entre dos puntos de la tierra que tienen diferentes potenciales, etc.
Conexión monofásica de una persona a la red. representa el contacto directo de una persona con partes de una instalación o equipo eléctrico que normal o accidentalmente se encuentran energizados. En este caso, el grado de peligro de lesiones variará dependiendo de si la red eléctrica tiene un neutro puesto a tierra o aislado, así como de la calidad del aislamiento de los cables de la red, su longitud, modo de funcionamiento y una serie de otros. parámetros.
Cuando se conecta monofásico a una red con neutro puesto a tierra, una persona queda bajo una tensión de fase, que es 1,73 veces menor que la lineal, y queda expuesta a una corriente, cuya magnitud está determinada por el valor de la tensión de fase de la instalación. y la resistencia del cuerpo humano (Fig. 69). Un efecto protector adicional lo proporciona el aislamiento del suelo sobre el que se encuentra una persona y sus zapatos.
Arroz. 69. Esquema de conexión monofásica de una persona a una red de corriente trifásica con neutro puesto a tierra.
Así, en una red trifásica de cuatro hilos con neutro puesto a tierra, el circuito de corriente que pasa por una persona incluye la resistencia de su cuerpo, así como la resistencia del suelo, los zapatos y la puesta a tierra del neutro de la fuente de corriente. (transformador, etc.). En este caso, el valor actual
donde U l - voltaje lineal, V; R t - resistencia del cuerpo humano, ohmios; R p - resistencia del suelo sobre el que se encuentra la persona, Ohm; R rev - resistencia de los zapatos de una persona, Ohm; R 0 - resistencia a tierra neutra, ohmios.
Como ejemplo, considere dos casos de conexión monofásica de una persona a una red eléctrica trifásica de cuatro hilos con un neutro puesto a tierra en U l = 380 V.
Un caso de condiciones adversas. Una persona que toca una fase está sobre un suelo húmedo o un suelo conductor (metálico), sus zapatos están húmedos o tienen clavos metálicos. De acuerdo con esto, aceptamos resistencia: cuerpo humano R t = 1000 Ohm, suelo o piso R p = 0; zapatos R rev = 0.
La resistencia de puesta a tierra del neutro R0 = 4 ohmios no se tiene en cuenta debido a su valor insignificante. Una corriente atravesará el cuerpo humano.
siendo potencialmente mortal.
Un caso de condiciones favorables. Una persona está sobre un piso de madera seca con una resistencia de R p = 60 000 ohmios y tiene en los pies zapatos secos no conductores (de goma) con una resistencia de R rev = 50 000 ohmios. Entonces una corriente pasará por el cuerpo humano.
lo cual es aceptable a largo plazo para los humanos.
Además, los suelos secos y los zapatos de goma tienen una resistencia significativamente mayor en comparación con los valores aceptados para el cálculo.
Estos ejemplos muestran la gran importancia de las propiedades aislantes del suelo y del calzado para garantizar la seguridad de las personas que trabajan en condiciones de posible contacto con la corriente eléctrica.
Los esquemas para conectar a una persona a un circuito actual pueden ser diferentes:
· entre dos cables;
entre el cable y la tierra;
· entre dos cables y tierra al mismo tiempo, etc.
Sin embargo, los dos primeros esquemas son los más típicos. En relación con las redes de CA trifásicas, el primer circuito se suele denominar bifásico y el segundo, monofásico.
Conmutación bifásica, es decir una persona que toca dos fases al mismo tiempo (Fig. 11.3), por regla general, es más peligrosa que una monofásica, ya que el cuerpo humano recibe el voltaje más alto en una red determinada: lineal y, por lo tanto, una corriente mayor. fluirá a través de la persona, cuya fuerza está determinada por la fórmula:
donde I h es la fuerza de la corriente que pasa por el cuerpo humano, A; U l = 1,73 U f – tensión lineal, es decir voltaje entre cables de fase de la red, V; U f – voltaje de fase, V; R h – resistencia del cuerpo humano, Ohm.
Arroz. 11.3 Esquema de conexión bifásica
persona en un circuito de corriente en una red trifásica
Es fácil ver que con una conexión bifásica, la corriente que pasa por una persona es prácticamente independiente del modo del neutro de la red, por lo que una conexión bifásica es igualmente peligrosa en una red con neutros aislados y conectados a tierra.
La conmutación monofásica ocurre con mucha más frecuencia, pero es menos peligrosa que la bifásica, ya que el voltaje bajo el cual se encuentra una persona no excede el voltaje de fase, es decir, menos que lineal en 1,73 veces. Además, el valor de esta corriente también está influenciado por el modo neutro de la fuente de corriente, la resistencia del suelo sobre el que está parada la persona, la resistencia de sus zapatos y algunos otros factores.
En una red con neutro puesto a tierra (Fig. 11.4), en serie con la resistencia del cuerpo humano (R h), la resistencia del zapato (R ob), la resistencia del suelo (R n) y la resistencia de puesta a tierra del neutro de la fuente actual (R o) está encendida.
Arroz. 11.4 Esquema de conexión monofásica de una persona a un circuito actual en una red trifásica de cuatro hilos con neutro puesto a tierra
Teniendo en cuenta estas resistencias, la intensidad de la corriente (I h) que atraviesa una persona se separará según la fórmula:
yo h = 
,
donde R h es la resistencia del cuerpo humano, Ohm; R rev – resistencia del zapato, Ohm; R n – resistencia del suelo, ohmios; R o – resistencia de puesta a tierra neutra, Ohm.
En una red con neutro aislado (Fig.
11.5.), la corriente que pasa por una persona regresa a la fuente de corriente a través del aislamiento de los cables, que tiene una alta resistencia. El valor de la corriente que pasa por una persona está determinado para este caso por la fórmula:
yo h = 
,
donde R de es la resistencia de aislamiento de una fase de la red con respecto a tierra, Ohm.
En una red con neutro aislado, las condiciones de seguridad dependen directamente no solo de la resistencia del piso y los zapatos, sino también de la resistencia de aislamiento de los cables con respecto al suelo: cuanto mejor es el aislamiento, menos corriente fluye a través de una persona. .
Arroz. 11.5 Esquema de conexión monofásica de una persona a un circuito actual en una red trifásica con neutro aislado
Por lo tanto, en igualdad de condiciones, la conexión monofásica de una persona en una red con un neutro aislado es menos peligrosa que en una red con un neutro puesto a tierra. Esta conclusión es válida en condiciones normales de funcionamiento de la red (libre de fallos). En caso de accidente, cuando una de las fases se pone en cortocircuito a tierra, una red con neutro aislado puede resultar más peligrosa, ya que debido al envejecimiento del aislamiento, la humidificación y otras condiciones desfavorables, la resistencia del aislamiento disminuye. Como resultado de esto, la tensión entre cualquier fase no dañada y tierra puede aumentar de fase a lineal, mientras que en una red con neutro puesto a tierra, la tensión de las fases no dañadas con respecto a tierra prácticamente no aumenta, es decir. permanece dentro de los límites de fase.
Así, la seguridad humana está garantizada por la alta calidad del aislamiento, que se controla durante las pruebas preventivas. El control periódico del aislamiento consiste en determinar la resistencia de aislamiento de cada fase con respecto a tierra y entre fases en cada sección, entre dos fusibles instalados en serie, dispositivos o detrás del último fusible.
El aislamiento eléctrico de un cableado de potencia o iluminación se considera suficiente si su resistencia entre el hilo de cada fase y tierra, o entre las diferentes fases en el área delimitada por fusibles conectados en serie, es de al menos 0,5 MOhm (según las normas de instalación eléctrica). .
El punto de conexión de los devanados del transformador de suministro (generador) se llama punto neutro o neutral. El neutro de la fuente de alimentación se puede aislar y conectar a tierra. Conectado a tierra Se llama neutro del generador (transformador), conectado al dispositivo de puesta a tierra directamente o mediante baja resistencia (por ejemplo, a través de transformadores de corriente). Aislado llamado neutro de un generador o transformador, no conectado a un dispositivo de puesta a tierra o conectado a él a través de una alta resistencia (dispositivos de señalización, medición, protección, reactores de supresión de arco de puesta a tierra).
Una descarga eléctrica ocurre cuando un circuito eléctrico se cierra a través del cuerpo humano. Esto ocurre cuando una persona toca al menos dos puntos de un circuito eléctrico, entre los cuales hay algo de voltaje. La inclusión de una persona en un circuito puede ocurrir de varias maneras: entre el cable y tierra, llamada conexión monofásica; entre dos cables - conexión bifásica .
Conexión monofásica representa el contacto directo de una persona con partes de una instalación o equipo eléctrico que normal o accidentalmente se encuentran energizados. Cuando se conecta monofásica a una red con neutro aislado y puesto a tierra, una persona está expuesta a una tensión de fase, que es 1,73 veces menor que la lineal, y está expuesta a una corriente, que depende de la tensión de fase de la instalación, la resistencia de el cuerpo humano, los zapatos, el suelo, la conexión a tierra neutra y el aislamiento.
En Conexión monofásica en una red trifásica de cuatro hilos con neutro puesto a tierra. La fuerza de la corriente que atraviesa el cuerpo humano se puede expresar como:
I h =U f /(R h +r p +r o +r n) => I h R h = U f R h /(R h +r p +r o +r n)
donde U f es el voltaje de fase. EN; R h - resistencia del cuerpo humano, Ohmios; r p es la resistencia del suelo sobre el que se encuentra la persona. Ohm; r o - resistencia del zapato. Ohm; r n - resistencia neutra a tierra. Ohm; U pr - voltaje de contacto, V.
Como ejemplo, se consideran dos casos de conexión monofásica de una persona a un circuito eléctrico trifásico de cuatro hilos con un neutro puesto a tierra a tensión de línea.
Uf = 380V; U l = 220 V = U f = 1,73 U f
Un caso de condiciones adversas. Una persona que toca una fase está sobre un suelo húmedo o un suelo conductor (metálico), sus zapatos están húmedos o tienen clavos metálicos. De acuerdo con esto, se aceptan las siguientes resistencias: cuerpo humano = 1000 Ohm; suelo o piso r p = 0; zapatos r o = 0. Resistencia a tierra neutra r n = 4 ohmios (puede despreciarse en el cálculo debido a su valor insignificante).
Una corriente mortal atravesará el cuerpo humano:
I h =U f /R h = U l /(1,73 R h)= 220/1000 = 0,22 A = 220 mA;
U pr = U f = 220 V.
Un caso de condiciones favorables. Una persona está sobre un piso de madera seco con una resistencia r p = 100.000 ohmios, en sus pies hay zapatos secos no conductores (de goma) con una resistencia r o = = 45000 ohmios. Luego, a través del cuerpo humano pasará una corriente umbral, permisible a largo plazo para una persona:
Yo h =220/(1000+100000+45000)=220/146000=0,0015A=1,5mA
U pr = 220*1000/146000 = 1,5 V
Estos ejemplos ilustran la importancia de las propiedades aislantes de suelos y zapatos para garantizar la seguridad de las personas que trabajan en condiciones de posible contacto con la corriente eléctrica.
La conmutación bifásica es el contacto simultáneo de una persona con dos fases diferentes de una misma red energizada. En este caso, la persona se enciende a toda la tensión de línea de la instalación. La fuerza de la corriente que actúa sobre una persona depende del voltaje de la línea. Y resistencia del cuerpo humano R h . Al conectar dos fases, la resistencia de aislamiento de los cables no tiene un efecto protector:
I h =1.73 U f /R h =380/1000=0.38A=380mA U pr =I h R h =380 V
Este valor de corriente (voltaje) es mortal para la vida humana. En este caso, el modo neutro para la conmutación bifásica prácticamente no tiene importancia. Los casos de conmutación de dos fases son relativamente raros: ocurren con mayor frecuencia cuando se trabaja bajo voltaje, cuando las partes portadoras de corriente de diferentes fases están ubicadas a una pequeña distancia entre sí.
Según los requisitos tecnológicos, a menudo se da preferencia a una red de cuatro hilos, que utiliza dos voltajes de funcionamiento: lineal y fase. Por lo tanto, desde una red de cuatro cables 380 es posible suministrar tanto una carga de energía, trifásica, incluyéndola entre los cables de fase a un voltaje lineal de 380 V, como una carga de iluminación, incluyéndola entre los cables de fase y neutro, es decir, a una tensión de fase de 220 V. Al mismo tiempo, la instalación eléctrica resulta mucho más económica debido al uso de menos transformadores, secciones de cables más pequeñas, etc.
Las redes con neutro puesto a tierra se utilizan donde es imposible garantizar un buen aislamiento de las instalaciones eléctricas (debido a alta humedad, ambiente agresivo, etc.) o es imposible encontrar y eliminar rápidamente daños en el aislamiento cuando las corrientes capacitivas de la red, debido debido a su importante ramificación, alcanzan grandes valores que ponen en peligro la vida de la persona. Estas redes incluyen redes de grandes empresas industriales, redes de distribución urbana, etc. La opinión existente sobre un mayor grado de fiabilidad de las redes con un neutro aislado no está suficientemente fundamentada. Los datos estadísticos indican que en términos de fiabilidad operativa, ambas redes son casi idénticas.
En tensiones superiores a 1.000V hasta 35 kV, las redes, por razones tecnológicas, tienen un neutro aislado y, por encima de 35 kV, un neutro puesto a tierra.
Los locales según el grado de peligro se pueden clasificar en: 1.ª clase: locales de oficinas y laboratorios con instrumentos de precisión, talleres de montaje de fábricas de instrumentos, fábricas de relojes, etc.; a 2ª clase: almacenes sin calefacción, escaleras con suelo conductor, etc.; La clase 3 incluye todos los talleres de plantas de construcción de maquinaria: galvánica, baterías, etc. Estos también incluyen áreas de trabajo al aire libre.
El conocimiento de los procesos que ocurren en las instalaciones eléctricas permite a los ingenieros de energía operar de manera segura equipos de cualquier voltaje y tipo de corriente, realizar trabajos de reparación y mantenimiento de sistemas eléctricos.
La información contenida en el PTB y PTE ayuda a evitar casos de descarga eléctrica en una instalación eléctrica, los principales documentos elaborados por los mejores especialistas a partir del análisis de accidentes con personas afectadas por factores peligrosos que acompañan al funcionamiento de la energía eléctrica.
Circunstancias y motivos por los que una persona queda expuesta a la corriente eléctrica.
Las pautas de seguridad identifican tres grupos de razones que explican las descargas eléctricas a los trabajadores:
1. acercamiento involuntario y accidental a piezas bajo tensión con tensión a una distancia inferior a la segura o tocarlas;
2. aparición y desarrollo de situaciones de emergencia;
3. violación de los requisitos especificados en los documentos rectores que prescriben las reglas de conducta de los trabajadores en instalaciones eléctricas existentes.
Evaluar los peligros de lesiones humanas implica determinar mediante cálculo la magnitud de las corrientes que atraviesan el cuerpo de la víctima. En este caso, es necesario tener en cuenta muchas situaciones en las que pueden producirse contactos en lugares aleatorios de la instalación eléctrica. Además, el voltaje que se les aplica cambia según muchas razones, incluidas las condiciones y modos de funcionamiento del circuito eléctrico, sus características energéticas.
Condiciones de lesiones humanas por corriente de instalación eléctrica.
Para que la corriente fluya a través del cuerpo de la víctima, es necesario crear un circuito eléctrico conectándolo a al menos dos puntos del circuito que tengan una diferencia de potencial: voltaje. Los equipos eléctricos pueden experimentar las siguientes condiciones:
1. contacto simultáneo bifásico o bipolar de diferentes polos (fases);
2. monofásicos o unipolares que toquen el potencial del circuito, cuando la persona tenga conexión galvánica directa con el potencial de tierra;
3. creación accidental de contacto con elementos conductores de una instalación eléctrica que se energizó como resultado del desarrollo de un accidente;
4. exposición a voltaje escalonado, cuando se crea una diferencia de potencial entre los puntos en los que se ubican simultáneamente las piernas u otras partes del cuerpo.
En este caso, puede producirse un contacto eléctrico de la víctima con una parte viva de la instalación eléctrica, lo que el PUE considera un toque:
1. directo;
2. o indirecto.
En el primer caso, se crea por contacto directo con una parte viva que está energizada, y en el segundo, por contacto con elementos del circuito no aislados, cuando un potencial peligroso los ha atravesado en caso de accidente.
Para determinar las condiciones para el funcionamiento seguro de una instalación eléctrica y preparar un lugar de trabajo para los trabajadores que se encuentran en su interior, es necesario:
1. analizar los casos de probable creación de caminos para el paso de la corriente eléctrica a través del cuerpo del personal de servicio;
2. comparar su valor máximo posible con los estándares mínimos aceptables actuales;
3. Decidir sobre la implantación de medidas de seguridad eléctrica.
Características del análisis de condiciones de lesiones a personas en instalaciones eléctricas.
Para evaluar la cantidad de corriente que pasa por el cuerpo de la víctima en una red de tensión continua o alterna, se utilizan los siguientes tipos de notación:
1. Resistencias:
Rh - en el cuerpo humano;
R0 - para dispositivo de puesta a tierra;
R de la capa aislante con respecto al contorno del suelo;
2. corrientes:
Ih - a través del cuerpo humano;
Iз - cortocircuito al circuito de tierra;
Uc - circuitos de corriente alterna continua o monofásica;
Ul - lineal;
Uph - fase;
Upr - tocar;
Ush - paso.
En este caso, son posibles los siguientes esquemas típicos para conectar una víctima a circuitos de voltaje en redes:
1. DC en:
contacto unipolar de un conductor con potencial aislado del circuito de tierra;
contacto unipolar del potencial del circuito con un polo puesto a tierra;
contacto bipolar;
2. redes trifásicas en;
contacto monofásico con uno de los conductores potenciales (caso generalizado);
contacto bifásico.
Esquemas de daños en circuitos de CC.
Contacto humano unipolar con potencial aislado de tierra
Bajo la influencia del voltaje Uc, la corriente Ih fluye a través de una cadena de potencial creada secuencialmente del conductor inferior, el cuerpo de la víctima (brazo-pierna) y el circuito de tierra a través de la doble resistencia de aislamiento del medio.
Contacto humano unipolar con potencial de polo puesto a tierra
En este esquema, la situación se agrava al conectar al circuito de tierra un cable potencial con una resistencia R0 cercana a cero y significativamente menor que la del cuerpo de la víctima y la capa de aislamiento del entorno externo.
La intensidad de la corriente requerida es aproximadamente igual a la relación entre el voltaje de la red y la resistencia del cuerpo humano.
Contacto humano bipolar con potenciales de red.
El voltaje de la red se aplica directamente al cuerpo de la víctima, y la corriente a través de su cuerpo está limitada sólo por su propia resistencia insignificante.
Esquemas generales de daños en circuitos trifásicos de corriente alterna.
Crear contacto humano entre el potencial de fase y tierra.
En general, existe una resistencia entre cada fase del circuito y el potencial de tierra, creando una capacitancia. El neutro de los devanados de la fuente de tensión tiene una resistencia generalizada Zn, cuyo valor varía en los diferentes sistemas de puesta a tierra del circuito.
Las fórmulas para calcular la conductividad de cada cadena y la corriente total Ih a través del voltaje de fase Uph se presentan en la imagen con fórmulas.
Formación de contacto humano entre dos fases.
La mayor magnitud y peligro es la corriente que pasa a través de la cadena creada entre los contactos directos del cuerpo de la víctima con los cables de fase. En este caso, parte de la corriente puede pasar a través del camino a través del suelo y la resistencia de aislamiento del medio.
Características del toque de dos fases.
En los circuitos de CC y CA trifásicos, crear contactos entre dos potenciales diferentes es lo más peligroso. Con este esquema, una persona sufre el mayor estrés.
En un circuito con una fuente de alimentación de voltaje constante, la cantidad de corriente que pasa por la víctima se calcula mediante la fórmula Ih=Uc/Rh.
En una red de CA trifásica, este valor se calcula a partir de la relación Ih=Uл/Rh=√3 Uф/Rh.
Teniendo en cuenta que La resistencia eléctrica promedio del cuerpo humano es de 1 kiloohmio., calculemos la corriente que se produce en una red de voltaje CC y CA de 220 voltios.
En el primer caso será: Ih=220/1000=0,22A. Este valor de 220 mA es suficiente para que la víctima sufra una contracción muscular convulsiva, cuando sin ayuda externa ya no puede liberarse de los efectos de un contacto accidental: mantener la corriente.
En el segundo caso Ih=(220 1,732)/1000=0,38A. Con este valor de 380 mA existe peligro de muerte.
También llamamos la atención sobre el hecho de que en una red trifásica de tensión alterna, la posición del neutro (puede estar aislado del suelo o viceversa, conectado en cortocircuito) tiene muy poco efecto sobre el valor de la corriente Ih. Su parte principal no pasa por el circuito de tierra, sino entre los potenciales de fase.
Si una persona ha utilizado equipos de protección que garantizan su aislamiento fiable del contorno de la tierra, en tal situación serán inútiles y no ayudarán.
Características del toque monofásico.
Red trifásica con neutro sólidamente puesto a tierra
La víctima toca uno de los cables de fase y cae bajo la diferencia de potencial entre este y el circuito de tierra. Estos casos ocurren con mayor frecuencia.
Aunque la tensión de fase relativa a tierra es 1,732 veces menor que la lineal, este caso sigue siendo peligroso. La condición de la víctima puede empeorar:
modo neutral y calidad de su conexión;
resistencia eléctrica de la capa dieléctrica de los cables en relación con el potencial de tierra;
tipo de calzado y sus propiedades dieléctricas;
resistencia del suelo en el lugar de la víctima;
otros factores relacionados.
El valor del Ih actual en este caso puede determinarse mediante la relación:
Ih=Uph/(Rh+Rob+Rp+R0).
Recordemos que las resistencias del cuerpo humano Rh, los zapatos Rob, el suelo Rp y la conexión a tierra en el neutro R0 se toman en ohmios.
Cuanto menor es el denominador, más fuerte se crea la corriente. Si un empleado usa zapatos conductores, por ejemplo, tiene los pies mojados o las suelas están revestidas con clavos metálicos y además está sobre un suelo metálico o suelo húmedo, entonces podemos suponer que Rb = Rp = 0. Esto asegura el caso más desfavorable para la vida de la víctima.
Ih=Uф/(Rh+R0).
Con un voltaje de fase de 220 voltios, obtenemos Ih = 220/1000 = 0,22 A. O una corriente mortal de 220 mA.
Ahora calculemos la opción cuando un trabajador utiliza equipo de protección: calzado dieléctrico (Rob = 45 kOhm) y base aislante (Rp = 100 kOhm).
Ih=220 /(1000 +45000+10000)=0,0015A.
Obtuvimos un valor de corriente seguro de 1,5 mA.
Red trifásica con neutro aislado
No existe una conexión galvánica directa entre el neutro de la fuente de corriente y el potencial de tierra. El voltaje de fase se aplica a la resistencia de la capa aislante Riz, que tiene un valor muy alto, que se monitorea durante el funcionamiento y se mantiene constantemente en buenas condiciones.
El circuito del flujo de corriente a través del cuerpo humano depende de este valor en cada fase. Si tenemos en cuenta todas las capas de resistencia actual, entonces su valor se puede calcular mediante la fórmula: Ih=Uph/(Rh+Rob+Rp+(Riz/3)).
En el caso más desfavorable, cuando se crean las condiciones para una conductividad máxima a través de los zapatos y el suelo, la expresión tomará la forma: Ih=Uph/(Rh+(Riz/3)).
Si consideramos una red de 220 voltios con una capa de aislamiento de 90 kOhm, obtenemos: Ih=220/(1000+(90000/3)) =0,007 A. Una corriente de este tipo de 7 mA se sentirá bien, pero no capaz de provocar una lesión mortal.
Tenga en cuenta que en el ejemplo considerado omitimos deliberadamente la resistencia del suelo y los zapatos. Si se tienen en cuenta, la corriente caerá hasta un valor seguro, aproximadamente 0,0012 A o 1,2 mA.
Conclusiones:
1. En circuitos con neutro aislado es más fácil garantizar la seguridad de los trabajadores. Depende directamente de la calidad de la capa dieléctrica de los cables;
2. En las mismas circunstancias de tocar el potencial de una fase, un circuito con neutro puesto a tierra representa un peligro mayor que con uno aislado.
Consideremos el caso de tocar el cuerpo metálico de un dispositivo eléctrico si el aislamiento de la capa dieléctrica en su interior se rompe en el potencial de fase. Cuando una persona toca este cuerpo, la corriente fluirá a través de su cuerpo hasta el suelo y luego a través del neutro hasta la fuente de voltaje.
El circuito equivalente se muestra en la siguiente imagen. La carga creada por el dispositivo tiene una resistencia Rн.
La resistencia de aislamiento Riz junto con R0 y Rh limitan la corriente de contacto entre fases. Se expresa mediante la relación: Ih=Uph/(Rh+Riz+Ro).
En este caso, como regla general, incluso en la etapa de proyecto, al elegir materiales para el caso en que R0 = 0, se intenta cumplir con la condición: Riz>(Uph/Ihg) -Rh.
El valor de Ihg se denomina umbral de corriente insensible, cuyo valor una persona no sentirá.
Concluimos: la resistencia de la capa dieléctrica de todas las partes portadoras de corriente con respecto al contorno de tierra determina el grado de seguridad de la instalación eléctrica.
Por este motivo, todas estas resistencias están estandarizadas y tenidas en cuenta en tablas aprobadas. Con el mismo fin, no se normalizan las resistencias de aislamiento en sí, sino las corrientes de fuga que fluyen a través de ellas durante las pruebas.
voltaje de paso
En las instalaciones eléctricas, por diversos motivos, puede producirse un accidente cuando el potencial de fase toca directamente el circuito de tierra. Si uno de los cables de una línea eléctrica aérea se rompe bajo la influencia de varios tipos de cargas mecánicas, es en este caso que ocurre una situación similar.
En este caso, se genera una corriente en el punto de contacto del cable con el suelo, lo que crea una zona de expansión alrededor del punto de contacto, un área en cuya superficie aparece un potencial eléctrico. Su valor depende de la corriente de falla Iз y de la condición específica del suelo r.
Una persona que se encuentra dentro de los límites de esta zona cae bajo la acción del voltaje escalonado Ush, como se muestra en la mitad izquierda de la imagen. El área de la zona de extensión está limitada por el contorno donde no hay potencial.
El valor del voltaje de paso se calcula mediante la fórmula: Ush=Uз∙β1∙β2.
Tiene en cuenta el voltaje de fase en el punto de dispersión de la corriente - Uз, que se especifica mediante los coeficientes de las características de dispersión de voltaje β1 y la influencia de la resistencia del zapato y de las piernas β2. Los valores de β1 y β2 están publicados en libros de referencia.
El valor de la corriente que circula por el cuerpo de la víctima se calcula mediante la expresión: Ih=(Uз∙β1∙β2)/Rh.
En el lado derecho de la figura, en la posición 2, la víctima crea contacto con el potencial de tierra del cable. Está influenciado por la diferencia de potencial entre el punto de contacto con la mano y el circuito de tierra, que se expresa por el voltaje de contacto Upr.
En esta situación, la corriente se calcula mediante la expresión: Ih=(Uph.z.∙α )/ Rh
Los valores del coeficiente de dispersión α pueden variar dentro de 0÷1 y tener en cuenta las características que afectan a Up.
En la situación considerada, se aplican las mismas conclusiones que cuando se crea un contacto monofásico para las víctimas durante el funcionamiento normal de una instalación eléctrica.
Si una persona se encuentra fuera de la zona de flujo actual, entonces se encuentra en una zona segura.
Las enfermedades que agravan el resultado de una lesión eléctrica incluyen: aumento de la función de la glándula tiroides, muchas enfermedades del sistema nervioso y angina de pecho. Particularmente digna de mención es la influencia de la intoxicación por alcohol. Además del hecho de que una persona en estado de intoxicación alcohólica a menudo comete errores y sufre lesiones eléctricas, debido a la intoxicación por alcohol su sistema nervioso central pierde su papel regulador en el control de la respiración y la circulación sanguínea, lo que agrava significativamente el resultado de la lesión.
Inclusión de una persona en un circuito de corriente eléctrica.
Razones de inclusión. Una persona ingresa a un circuito de corriente eléctrica mediante el contacto directo del cuerpo con una parte viva de una instalación eléctrica que está energizada. Esto suele ocurrir por negligencia o como consecuencia de acciones humanas erróneas, así como por mal funcionamiento de las instalaciones eléctricas y equipos de protección técnica. Tales casos, por ejemplo, incluyen los siguientes:
Tocar piezas vivas bajo tensión, suponiendo que estén desenergizadas;
Durante la reparación, limpieza o inspección, tocar piezas vivas previamente desenergizadas, pero a las que una persona no autorizada aplicó voltaje por error o un dispositivo de arranque defectuoso se encendió espontáneamente;
Tocar partes metálicas de instalaciones eléctricas que normalmente no están energizadas, pero que se energizan con respecto al suelo debido a daños en el aislamiento eléctrico u otras razones (cortocircuito en el marco);
La aparición de voltaje escalonado en la superficie de una base conductora (piso) sobre la que camina una persona; y etc.
Esquemas de conmutación. Una persona puede verse envuelta en un circuito de corriente eléctrica al tocar una fase de una instalación eléctrica que está energizada, dos fases al mismo tiempo, o el conductor de protección neutro y una fase. El contacto con el conductor de protección neutro es seguro (Fig. 2, a, I), otros casos conllevan graves consecuencias.
Arroz. 2. Diagramas de los caminos de la corriente eléctrica que pasa por el cuerpo humano: a – tocando los cables; b – aparición de tensión de contacto; c – Aparición del voltaje de paso; Toco el cable neutro; II – tocar el cable de fase; III – tocar los cables de fase y neutro; IV – tocar los cables de fase; 0 – cable neutro; 1, 2, 3 – cables de fase; 4 – punto neutro; 5- conductor de tierra único (electrodo); A, B, C - instalaciones eléctricas
El contacto monofásico (unipolar) (Fig. 2, a, II y III) ocurre con mayor frecuencia al reemplazar y mantener lámparas, cambiar fusibles y reparar instalaciones eléctricas, etc. En un sistema con conexión a tierra neutra, una persona estará expuesta a un voltaje de fase Uph (en V), que es menor que Ul lineal:
En consecuencia, la magnitud de la corriente de fase que atraviesa el cuerpo humano será menor. Si una persona está aislada de manera confiable del suelo (calzada con chanclos dieléctricos, el piso está seco y no conductor), entonces el contacto monofásico no representa ningún peligro.
El contacto bifásico (bipolar) es más peligroso porque una persona se encuentra bajo un voltaje lineal (Fig. 2, a, IV). Incluso con un voltaje de 127 V y una resistencia estimada del cuerpo humano de 1000 ohmios, la corriente en el circuito será letal (127 mA). Con un toque de dos fases, el peligro de lesiones no disminuirá incluso si la persona está aislada de manera confiable del suelo.
El contacto bifásico ocurre raramente, generalmente cuando se realizan trabajos bajo tensión, lo cual está estrictamente prohibido.
Si el aislamiento de las piezas bajo tensión se daña y se produce un cortocircuito con el cuerpo del equipo eléctrico, puede surgir un potencial significativo. Una persona que en este caso toque el cuerpo de la instalación eléctrica (Fig.2, b) estará bajo voltaje de contacto UP (en V)
donde Ich es la magnitud de la corriente que pasa a través de una persona a lo largo del camino "brazo-pierna", A; Rch – resistencia del cuerpo humano, Ohm.
El voltaje de contacto es la diferencia de potencial entre dos puntos de un circuito eléctrico que son tocados simultáneamente por una persona, o la caída de voltaje en la resistencia del cuerpo humano.
La tensión de contacto aumentará a medida que aumente la distancia entre la instalación eléctrica y el electrodo de tierra, alcanzando un máximo a una distancia de 20 mo más. Cuando un cable de fase cae sobre la superficie de la tierra, aparece una zona de propagación de corriente (Fig. 2, c).
Una persona que pase por esta zona estará bajo tensión escalonada (diferencia de potencial) entre dos puntos del circuito actual, ubicados a un paso de distancia (0,8 m). La tensión escalonada más alta estará cerca del punto de cierre y, disminuyendo gradualmente, caerá a cero a una distancia de 20 m.
No debe acercarse a un cable caído a menos de 6-8 m, si necesita acercarse, debe desconectar la alimentación del cable o usar chanclos dieléctricos (botas).
Estado de alerta psicoemocional: "factor de atención" cuando se trabaja con corriente eléctrica
La formación de un estado de alerta psicoemocional entre los trabajadores, el "factor de atención" cuando se trabaja con corriente eléctrica, es la condición más importante para la prevención personal de lesiones eléctricas. Este factor se basa en el conocimiento del efecto fisiológico de la corriente eléctrica en el cuerpo cuando la víctima ingresa a un circuito eléctrico.
En particular, el "factor atención" juega un papel decisivo en muchos casos de lesiones, es decir, esencialmente, la gravedad del resultado de la lesión está determinada en gran medida por el estado del sistema nervioso de la persona en el momento de la lesión. .
Es necesario que una persona esté “serena”, lo que le permita esperar durante el trabajo algún evento que requiera atención.
Esta afirmación es válida principalmente en caso de descarga eléctrica con un voltaje de 220-300 V. A altos voltajes, la mayoría de las veces se produce un resultado grave por quemaduras por arco. Ya hay motivos para creer que el riesgo de quemaduras aumenta casi linealmente en función del valor de tensión.
El factor atención sin duda provoca la movilización de los sistemas de defensa del organismo, mejora la circulación sanguínea del músculo cardíaco y el flujo sanguíneo cerebral a través del sistema pituitario-suprarrenal y los hace más resistentes a los estímulos externos (trauma eléctrico).
Con el factor atención, es mucho más difícil alterar el biosistema de regulación automática de los sistemas más importantes del cuerpo (sistema nervioso central, circulación sanguínea, respiración).
Sin embargo, cabe señalar que el papel del factor de atención aún no se refleja suficientemente en las medidas de protección de la seguridad eléctrica.
Pero existe la confianza de que las nuevas opiniones sobre la seguridad eléctrica de los tejidos vivos y un mayor estudio de la naturaleza de la actividad eléctrica del cuerpo humano revelarán la biofísica del mecanismo de lesión humana, que se tendrá en cuenta al desarrollar medidas. para proteger contra los efectos de la corriente eléctrica.
Medidas para garantizar el funcionamiento seguro de los equipos eléctricos.
Los métodos técnicos y medios de protección que garantizan la seguridad eléctrica se indican teniendo en cuenta: la fuente de energía eléctrica de tensión nominal, tipo y frecuencia de corriente; modo neutral, tipo de ejecución; condiciones ambientales; posibilidad de aliviar el voltaje de las partes vivas; la naturaleza del posible contacto humano con los elementos del circuito actual.
