Что почувствует человек, если коснется корпуса двигателя с пробитой изоляцией? Меняй систему заземления, обрывай защитный провод, ставь УЗО и смотри, кто сработает первым.
Если изоляция обмотки пробилась на корпус двигателя, корпус оказывается под фазным напряжением. Коснулся человек, и ток идет через его тело в землю. Чтобы этого не случилось, корпус соединяют защитным проводником с нейтралью (система TN) или с заземлителем (TT). Тогда пробой превращается в короткое замыкание, и автомат отключает линию. УЗО ловит даже малую утечку через человека. В карьерах сеть делают с изолированной нейтралью (IT): первое замыкание на землю почти не дает тока, а реле утечки сразу отключает линию.
Для каждой системы заземления своя главная формула: в TN важен ток короткого замыкания, в TT напряжение на заземлителе, в IT ток через емкость сети. Числа берутся из опыта. Закон Ома для цепи через тело человека тот же, что в теме «Закон Ома».
Хватит ли тока, чтобы выбил автомат?
В сети TN пробой на корпус замыкает фазу на PE. Ток определяется сопротивлением петли фаза–PE. Он должен быть таким, чтобы автомат отключил за 0,4 с при 220 В: для характеристики C это не меньше 10 номинальных токов.
Сколько вольт будет на корпусе?
Ток замыкания, стекающий через заземлитель, поднимает потенциал корпуса. В системе TT ток мал для автомата, поэтому обязательно УЗО, а заземлитель выбирают так, чтобы IΔn · Rз ≤ 50 В.
Какой ток в сети с изолированной нейтралью?
В сети IT земля не соединена с нейтралью, и ток замыкания может вернуться в сеть только через изоляцию и емкость двух других фаз. Чем короче кабели и лучше изоляция, тем больше Z и меньше ток.
Сердце управляется слабыми электрическими сигналами. Переменный ток 50 Гц через грудную клетку больше 30–50 мА за доли секунды может сбить ритм: начинается фибрилляция, сердце дрожит и не качает кровь. Чем дольше течет ток, тем меньший ток опасен. Поэтому защита оценивается двумя числами: током через человека и временем отключения.
Сопротивление тела от руки до ног около 1000 Ом, на мокрой коже и в луже меньше. При 50 В ток около 50 мА: такое напряжение длительно считается допустимым для сухих помещений, для сырых и для карьера нормы строже.
Изоляцию проверяют мегаомметром: прибор подает 500–2500 В постоянного напряжения между жилой и корпусом и показывает сопротивление. Для двигателей и кабелей до 1 кВ норма не меньше 0,5 МОм. Падение сопротивления изоляции заранее предупреждает о будущем пробое.
Передвижные машины питаются гибким кабелем с заземляющей жилой. Сеть с изолированной нейтралью и реле утечки отключает линию при первом же замыкании на землю.
Если заземляющая жила гибкого кабеля оборвется, корпус экскаватора окажется без защиты. Специальное реле непрерывно проверяет ее целостность и отключает питание при обрыве.
Розетки для ручного инструмента защищают УЗО 30 мА. Кнопку «Тест» на УЗО нажимают раз в месяц: механизм должен отключиться.
Электролаборатория раз в год меряет сопротивление заземлителей, петлю фаза–ноль и изоляцию мегаомметром. Без протокола замеров оборудование нельзя включать.
Перед работой на оборудовании его отключают, вешают замок и плакат, проверяют отсутствие напряжения указателем и накладывают переносное заземление.
Пострадавшего сначала освобождают от тока: отключить рубильник или оттащить сухой палкой. Потом проверить дыхание и пульс и при необходимости начинать сердечно-легочную реанимацию.
Сеть 380/220 В, пробой фазы L1 прямо на корпус без переходного сопротивления. Петля фаза–PE 0,5 Ом (фазный провод и PE по 0,25 Ом), заземление нейтрали 4 Ом. Тело человека от руки до ног 1000 Ом, в сырости 650 Ом; сопротивление обуви и пола не учтено, оно обычно снижает ток. Автомат с характеристикой C: мгновенно от 10 Iн, ниже по упрощенной тепловой кривой. УЗО 30 мА отключает за 0,3 с при 30 мА и за 0,04 с при 150 мА и больше. В сети IT емкость каждой фазы на землю 0,5 мкФ, реле утечки отключает за 0,15 с, если сопротивление на землю меньше 30 кОм. Если защита не отключает, время воздействия взято 5 с. Зоны воздействия тока построены по IEC 60479-1 приближенно и показывают тенденцию, а не точные границы.