Тема 3. Основы электробезопасности.

Рассматриваемые вопросы в теме:

3. 1. Поражающие действия электричества на человеческий организм.

   2. Характерные случаи попадания человека под действие электрического тока.

   3. Опасность поражения при стоке электричества в землю.

   4. Способы обеспечения электробезопасности.

Рассмотрим эти вопросы:

1. Поражающие действия электричества на человеческий организм. Мощность потребляемой энергии человечеством составляет около 4 кВт на одного жителя Земли. Электричество создаёт следующие виды опасности:

а) непосредственное поражение человека электричеством;

б) электричество часто является причиной пожаров;

в) создание кризисных ситуаций за счёт аварийного прекращения электроснабжения объектов и регионов.

Основной показатель степени опасности электричества – сила тока, проходящего через человека I_Н. φ_A – φ_B > 0  .

Эквивалентная электрическая схема тела человека:

R_к­, R_в – активное сопротивление токопроводящих участков кожи и внутренних органов, через которые в конкретном случае течёт ток; C_к – ёмкость, создаваемая токопроводящими участками.

Общее электрическое сопротивление тела человека можно выразить, глядя на приведённую эквивалентную схему (первая – из книги, вторая – с лекций, возможно неправильная):

При протекании через тело человека постоянного тока (ω = 0): .

Ориентируясь на то, что электрическое сопротивление тела человека зависит от разных обстоятельств (здоровье, возраст, кожный покров, наличие ранений), при оценках степени опасности активное сопротивление тела человека R_Н принимают равным примерно 1000 Ом (R_к  0).

Продолжительность протекания электрического тока через человека – тоже один из основных показателей опасности. При протекании тока через организм человека происходит ряд процессов (эффектов):

• термический – ток нагревает ткани;

• электрический – молекулы тканей ионизируются, и поэтому разлагаются;

• механический – непроизвольно сокращаются мышцы, возникает боль;

• электрические удары (биологическое действие тока) – нервные окончания воспринимают воздействие электрического тока за свои биоимпульсы, и он поступает мозг.

Два итоговых эффекта поражения – электрические травмы (кровоподтёки, поражения глаз) и электрические удары (нарушение биопроцессов). 4 степени тяжести электрических ударов:

1. Судорожное сокращение мышц без потери сознания;

2. Сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и кровообращения;

3. Потеря сознания с нарушением сердечной деятельности и дыхания;

4. Летальный исход. Но в течение 10 минут после удара человек может быть реанимирован.

Слабые ощущения без особого вреда возникают при протекании через человека силы тока в 0,1 мА. Средней степени тяжести – от 1 до 5 мА. Судорожные сокращения мышц – при токе от 5 до 50 мА. Множественные повреждения при токе от 50 до 150 мА, возможна смерть. Летальный исход – более 150 мА.

Пороговое значение электрического напряжения, при котором может иметь место летальный исход, составляет 40 В.

2. Характерные случаи попадания человека под действие электрического тока. Диэлектрик – электроны жёстко привязаны к ядру и не покидают орбит. Проводник – электроны слабо связаны с ядром. Движение заряженных частиц называется электрическим током.

3. Опасность поражения при стоке электричества в землю.

Три ситуации возможны: провод электрической цепи, молния в землю, оборвание провода.

Случай стекания тока в землю через шаровой заземлитель:

В отсутствие границы сред «земля – воздух» плотность тока j на удалении x составит:

Уравнение потенциального поля:

Шаговое напряжение (напряжение прикосновения):

a – шаг, l – длина от нуля до дальней ноги.

Опасность поражения шаговым напряжением возрастает с увеличением тока и приближением к нулевой точке.

Опасность напряжения прикосновения:

u_пр. – напряжение прикосновения.

4. Способы обеспечения электробезопасности. Основные:

а) электрическое защитное заземление – это преднамеренное соединение с землёй деталей электроустановок, которые в нормальном её состоянии не имеют потенциала, но в случае аварии могут получить потенциал. Назначение – защитить от напряжения человека при прикосновении его к нетоковедущим частям, попавшим под напряжение.

б) электрическое защитное зануление – преднамеренное соединение с нулевым глухозаземлённым проводом к сети токопроводящих, но не рабочих токоведущих деталей электроустановок, которые в аварийных случаях могут оказаться под потенциалом одного из проводов. Недопустимо в одной и той же сети применять зануление одних установок и заземление других; заземление же зануленных электроустановок улучшает условия безопасности.

в) быстродействующее отключение – это электромеханические, тепловые электроустройства, которые быстро реагируют при аварии (как правило, предохранители).

г) организационные меры – к их числу относятся: устройства блокировок дверей, шкафов (при их открытии); предупреждающие знаки; использование изоляционных материалов; обучение и инструктаж всех работников, допускающихся к работе с электроустановками (ежегодно).