Возникновение напряжения прикосновения при пробое на незащищенный корпус
В процессе эксплуатации под влиянием процессов старения, механических, тепловых и других воздействий изоляционные качества материалов, применяемых для выполнения рабочей изоляции, ухудшаются. Неправильная эксплуатация аппаратуры, проникновение в аппарат влаги, грязи, действие масла, кислорода, озона ускоряют износ изоляции.
В случае возникшего замыкания между сетевой цепью и корпусом аппарата говорят о «пробое на корпусе. При пробое на незащищенный корпус на нем возникает напряжение относительно земли, величина которого в сетях с заземленной нейтралью равна фазному. Человек, касающийся такого корпуса, оказывается включенным в цепь замыкания. Падение напряжения на сопротивлении тела человека Uнп, называемое напряжением прикосновения, зависит от многих причин, главным образом от изоляции человека от земли соединенных с ней предметов. Так, если человек стоит на полу с хорошими изолирующими свойствами или имеет сухую обувь с резиновой подошвой, то напряжение прикосновения составит только малую часть от напряжения на корпусе относительно земли. При расчете напряжения прикосновения основное значение имеет сопротивление пола Rп. Сопротивление обуви, которая может иметь сырую кожаную подошву либо гвозди в подошве, как правило, не учитывается.
Сопротивление пола как части электрической цепи определяется сопротивлением растеканию тока со ступней человека. Сопротивление растеканию тока зависит от удельного сопротивления пола и площади контакта, равного площади двух ступней (около 500кв. см). Расчетная величина сопротивления пола в цепи замыкания может быть приблизительно оценена как 1,5 раза, Ом, где р – удельное сопротивление верхнего слоя пола, Ом м. Как показывают измерения, величина сопротивления полов колеблется в весьма широких пределах. При этом большое значение имеет состояние поверхности пола, главным образом его увлажнение.
В зависимости от способа дополнительной защиты от поражения током питающей сети аппаратура делится на 4 класса: классы OI и I – защитное заземление (зануление); класс II – защитная изоляция; класс III – питание от источника низкого напряжения.
Использование в медицинских учреждениях аппаратуры класса О, т.е. не имеющей дополнительной защиты от поражения электрическим током, запрещено.
6. Аппараты классов OI–I
Защитное заземление
Защитное заземление – старейшая мера защиты от напряжений, возникающих на доступных металлических частях аппаратуры в случае соединения с ними сетевой цепи. Такое соединение может возникнуть в результате нарушения рабочей изоляции (пробой на корпус), при каких-либо поломках деталей, обрывах проводов и других аварийных обстоятельствах.
Идея защитного заземления чрезвычайно проста. В результате соединения с сетевым проводом доступные части оказываются под напряжением относительно земли, с которой источник сетевого напряжения соединен непосредственно либо через сопротивление изоляции и распределенную емкость сетевых проводов. Чтобы уменьшить напряжение, под действием которого может оказаться человек, коснувшись таких доступных металлических частей (корпус аппарата), они соединяются с помощью специального низкоомного заземляющего устройства с землей.
Недостаток защитного заземления заключается в том, что при замыкании на заземленный корпус одной из фаз в сети с изолированной нейтралью срабатывания предохранителей или автоматических выключателей, как правило, не происходит. Если своевременно не обнаружить дефект изоляции и не устранить его, то опасность поражения может резко возрасти при двойном пробое, т.е. при пробое другой фазы на корпус второго аппарата. В этом случае между корпусами аппаратов будет действовать линейное напряжение сети.
Защитное зануление
При защитном занулении корпуса защищаемых аппаратов соединяют зануляющими проводниками с нулевым проводом сети. При пробое на защищенный корпус в сети возникает однофазное короткое замыкание, ток которого превышает рабочий ток предохранительных устройств, что и обеспечивает их быстрое срабатывание.
Защитное зануление, несмотря на ряд недостатков, связанных, в частности, с возможностью обрыва нулевого провода, достаточно надежный способ защиты. В медицинских учреждениях и в жилых зданиях защитное зануление применяется в подавляющем большинстве случаев.
Один из существенных недостатков общепринятого способа защитного зануления связан с протеканием по нулевому проводу рабочего тока подключенных к нему нагрузок. Падение напряжения на сопротивлении нулевого провода за счет указанных токов может превышать 10В. Такое напряжение во многих случаях может быть опасным для больного. В связи с этим стандартами ряда стран предусмотрено применение пятого, защитного, провода, соединенного с нейтралью трансформатора либо с нулевым проводом у входа в здание. С помощью защитных проводников доступные металлические части аппаратов соединяются с этим проводом.
Через защитный провод протекают только токи утечки аппаратуры, не создающие заметного падения напряжения на его сопротивлении, а падение напряжения на нулевом проводе не сказывается на потенциале защищаемых частей. Применение отдельного защитного провода позволяет также исключить опасность появления напряжений на доступных частях при обрыве нулевого провода. Международная электротехническая комиссия в проекте Рекомендации предусматривает пяти проводную систему во всех помещениях медицинского учреждения.
Отличие аппаратов классов OI и I
Аппараты, защита от напряжений прикосновения, на доступных металлических частях которых осуществляется с помощью защитного заземления или зануления, относятся к классу OI и I. Различие между этими двумя классами защиты заключается в способе присоединения аппаратов, имеющих штепсельное соединение с питающей сетью, к системе защитного заземления или зануления.
Заземление (зануление) доступных для прикосновения металлических частей аппаратов класса OI производится независимо от подключения питающей сети. Клемма для подключения защитного провода, идущего от аппарата, не связана с сетевой розеткой, и защитный провод должен быть присоединен к ней до включения вилки сетевого шнура в розетку.
У аппаратов класса I заземление (зануление) доступных металлических частей осуществляется автоматически при включении вилки сетевого шнура в сетевую розетку.
Недостатки аппаратов класса OI и I
В отличие от аппаратов класса I безопасность при использовании аппаратов класса OI зависит от обученности, внимательности, наконец, добросовестности медицинского персонала. До включения аппарата в сеть заземляющий провод должен быть подключен, однако если это по каким-либо причинам не будет сделано, то ничто не помешает включить аппарат в сеть и провести лечебную, либо диагностическую процедуру. Таким образом, аппарат класса OI по небрежности медицинского персонала либо из-за отсутствия условий для его заземления или зануления может оказаться без дополнительной защиты и при первом нарушении изоляции – пробое на корпус – явиться причиной поражения электрическим током.
Скачать реферат