bjd

Тема: « Электробезопасность»

1.Действие электрического тока на человека. Виды электротравм.

Воздействие электрического тока на человека.

Электрический ток, проходя через организм человека, производит термическое, электролитические, механическое (динамическое) и биологическое действия.

Термическое действие - ожоги отдельных участков тела, нагрев до высокой температуры органов находящихся на пути тока, что вызывает в них серьёзные функциональные растройства.

Электролитическое действие- разложение органической жидкости организма, например крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава.

Механическое действие- расслоение, разрыв различных тканей организма (мышечной ткани, стенок кровеносных сосудов, сосудов лёгочной ткани) в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного образования пара от перегретой тканевой жидкости и крови.

Биологическое действие- раздражение живых тканей организма.

Указанные виды действия электрического тока на организм нередко приводят к различным электротравмам которые условно делят на местные, когда возникают местные поражения, и общие, когда поражается весь организм.

Примерное распределение электротравм в промышленности: 20%-местные; 25%-общие(электрические удары); 55%-смешанные

Т.е. местные возникают в 75%, а общие в 80%.

К местным электротравмам относятся:

Электрические ожоги- самая распространенная местная травма(возникает у 63% пострадавших), различают два вида ожога: токовый(или контактный)- в результате непосредственного прохождения и нагрева током(возникает обычно в электроустановках до 1000 в), и дуговой, обусловленный воздействием на человека электрической дуги(в электрических установках выше 1000 в, t°( дуги)> 3000° С).

Электрические знаки - резко очерченные пятна на коже серого или бледно-желтого цвета в точках входа и выхода тока из тела человека. Знаки имеют круглую или овальную форму и размеры 1-5мм. Электрические знаки появляются примерно у 11% пострадавших.

Металлизация кожи - проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек расплавленного метала(в результате электрической дуги).

Механические поражения- следствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием электрического тока. В результате - разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и даже переломы костей.(возникают редкопримерно у 1%)

Общие электротравмы - электрические удары (электрический удар - возбуждение живых тканей организма, проявляющееся в непроизвольных судорожных сокращениях мышц тела.)

- возникают примерно в 80% случаев поражения током. При этом нарушается работа сердца и органов дыхания (без потери или с потерей сознания). Возможна фибриляция сердца, когда волокна сердечной мышцы -фибриллы миокарды - сокращаются хаотично, движение крови прекращается, наступает кислородное голодание и гибель клеток коры головного мозга(нейронов) через 5-6 минут после поражения. Если за это время восстановить работу сердца, то возможно оживление. Поэтому это состояние называется

мнимой(клинической) смертью. В более поздние сроки наступает необратимая биологическая смерть.

Нарушение дыхания выражается в виде удушья (асфиксии) в результате судорожного сокращения мышц груди при прохождении тока. Удушья наступают от недостатка кислорода и избытка углекислоты.

Электрические удары наиболее опасны - они приводят к смертельным случаям в 85-87% от общего числа смертельных поражений.

Причинами смерти от поражения электрическим током могут быть прекращение работы сердца, остановка дыхания и электрический шок, или действие двух или трех причин вместе.

Электрический шок - тяжелая нервнорефлекторная реакция организма на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Шок длится от десятка секунд до суток.

Сердце: фибрилляция - нарушение ритмичности сокращения мышцы, что приводит к

нарушению подачи крови и кислорода к органам

100мА - среднее значение переменного фибрилляционного тока

~5мин - клиническая смерть, в теч. этого времени можно оказать помощь;

>5мин - необратимые нарушения, приводящие к смерти.

Легкие: асфиксия - удушье - поражение, приводящее к сокращениям, нарушающим

работу легких, прекращается доставка кислорода к органам.

25% всех поражений55% всех поражений - местные повреждения + общие травмы

2.Перечислите и дайте характеристику основных факторов, влияющих на исход электропоражения?

Результат поражения зависит от:

1.Величина напряжения;

2.Род тока (постоянный, переменный);

3.Сумма сопротивления всех элементов цепи на пути протекания электр. тока;

4.Частота тока (для переменного);

5.Время воздействия тока на человека;

6.Путь протекания (через какие органы);

Опасность поражения электрическим током зависит от:

1.рабочего напряжения сети

2.сопротивления всех элементов цепи, в том числе и человека

3.длительности воздействия тока

4.пути тока в теле человека

5.состояние организма человека

6.условия окружающей сети

7.фазы сердечного цикла и фазы приложенного напряжения в момент включения человека в электрическую цепь

Зависит от многих факторов. К ним относятся:

Рабочее напряжение сети; сопротивление всех элементов цепи тока, в том числе тела человека; длительность прохождения тока; путь тока через тело человека; состояние человека; условия окружающей среды; совпадение момента прохождения тока через

сердце с фазой Т сердечного цикла (кардиоцикла).

Сопротивление тела человека равно сопротивлению кожи плюс органов. Сухая и не повреждённая даёт сопротивление ≈ 2-25 кОм. Внутренние органы 500 Ом.

Общее расчётное сопротивление тела человека Rh = 1000 Ом. Сопротивление уменьшается при повреждении кожи, увлажнения, длительности воздействия, частоты тока, приложенного напряжения, состояния человека (болезнь, опьянение).

Критерий электробезопасности (КрЭл) – параметры, от которых, в наибольшей степени зависит исход поражения:

- напряжение прикосновения; - элек-кий ток протекающий через тело; - время. КрЭл называют:

1.Предельно допустимое напряжение прикосновения. Uдоп (В).

2.Предельно допустимый не фибрилляционный ток. Ihдоп (А).

3.Допустимое время протекания тока через тело tдоп (с).

ГОСТ 12.1.000-88 «Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновений и токов».

Две таблицы, одна из которых устанавливает соответствия между Uдоп и tдоп, а вторая –

между Ihдоп и tдоп. Uäîï	=	50	(B)(t < 1c); Ihäîï	=	50	(ìA )(t < 1c) .
		t			t

Основные факторы - критерии электробезопасности:

(явл-ся расчетными данными для расчета любой защиты. ГОСТы системы стандартов

безопасности труда (ССБТ) - нач. с ГОСТ 12.

ГОСТ 12.1.000-88 (посл. цифры - год принятия) "Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов" )

1.	Предельно допустимое напряжение прикосновения:	Uпр.доп. (В)
2.	Предельно допустимый нефибрилляционный ток через тело человека:	Iпр.доп. (мА)
3.	Допустимое время протекания тока через тело человека:	tдоп. (с)

t < 1с

Ihдоп. ≤	50			Uпр.доп. ≤	50
	t				t

3.Перечислите последовательность и содержание действий при оказании до врачебной помощи пострадавшему от электротравмы.

1Пострадавшего быстро освободить от воздействия электрического тока, отключив ток, или отделив человека от контакта с источником с помощью изолирующего предмета (сухая одежда, палка и т.д.). При напряжении более 1000 В пользоваться только изолирующими средствами

2Если пульс и дыхание у человека устойчивы, то обеспечить свежий воздух, покой.

3Если дыхание отсутствует или неустойчиво (дышит со всхлипами), то необходимо проводить искуственное дыхание. При отсутствии пульса необходим непрямой массаж сердца.

4Во всех случаях поражения электрическим током необходимо вызвать врача.

Искуственное дыхание проводится активным методомвыдохом воздуха из своих легких в легкие пострадавшего (“ изо рта в рот”). В выдыхаемом воздухе содержится около 18% кислорода (во вдыхаемом около 21%).

Перед началом запрокинуть голову пострадавшего назад, а затем 10-12 раз в минуту резко выдыхать воздух в его легкие. Выдох пострадавший производит самостоятельно за

счет сжатия грудины.

Непрямой массаж сердца.

При надавливании грудины человека она сжимает сердце, выталкивает тем самым кровь из сердца в кровеносные сосуды. При отпускании грудины кровь вновь входит в сердце. Частота надавливаний60 раз в минуту. Место надавливания – на 1-2 см выше окончания грудины.

Проверка эффективности проводится прекращением помощи на несколько секунд. При самостоятельном дыхании и пульсе помощь не возобновляют. В противном случае её продолжают до прибытия врача.

Признаками оживления являются: цвет лица - розовый, дыхание устойчивое, сужение зрачков (указывает на питание мозга кислородом).

Врач возобновляет нормальную работу сердца с помощью дефибрилятора: 2 электрода на область сердца накладывают со стороны груди и спины. Осуществляют разряд конденсатора за время 0.01 мс при напряжении 4.5-6 кВ. Этим обеспечивается ток значением 15-20 А, который прекращает хаотическое сокращение сердца, восстанавливает ритмичные.

4.Привести схемы и аналитические выражения тока через человека, характеризующие опасность однофазного и двухфазного прикосновений в трехфазной сети с изолированной нейтралью.

Анализ различных включений человека в электр. цепь.

первичная обмотка -			вторичная обмотка -
высоковольтная	380 / 220В		низковольтная
	•	•	• Uл. Uл.	генератор с
			• Uл.	2-мя обмотками
		•	•
			Uф.
			нейтраль	(включение по схеме
				"звезда-звезда")

	Uф. = 220В - фазное напряжение			т. выхода
	Uл. = 380В - линейное напряжение (междуфазное)
				трансформатора
	(√3)
		Uл. = √3 · Uф.

Виды включений:

1. Однофазное (однополюсное) включение в сети с заземленным режимом нейтрали:

	380 / 220В			R0 - сопротивление
				рабочего заземлителя.
	•	•		•
		•		R0 должно быть < 4 Ом
	цепь		Ih
		R0		Rh

	переменный ток -
		ток потечет, если есть:
	направление меняется
		1.	замкнутая цепь	через человека начнет течь ток
		2.	источник напряжения

I h

=

U ф

220

= 220

мА

I h

=

U

ф

+ R0

+ Rтрансформатор. + Rпроводов

+ Rобуви

1000

(*1)

Rh

+ Rпола + итд

Rh

→0, т.к. не > 4Ом

→0, т.к. мало

→0,

→0,

→0, т.к. напр. металл.

т.к.

т.к. сырая,

малое

поврежден., босиком

сопротивление

I h			220	= 0,22 А = 220мА		в 2р превышает знач. фибрилляц.тока, НО
		1000				все зависит от времени

опасен при достаточно длительном протекании

2. Двухфазное (двухполюсное) включение:

380 / 220В

•	•	•
	•	•

Ih

Rh

цепь

I h

=

U л

380

= 380

мА

I h

=

U

л

(*2)

Rh

+ Rпроводов

+ Rобмот.трансфор− ра

1000

Rh

→0

→0

3. Однофазное (однополюсное) включение в сети с изолированным режимом нейтрали:

380/220В						2 контур
					1 контур	•
•	•
		нет источника			•
	•			•
		(не контур)
	Ih	Rh		•	•	•
			Rиз		С Rиз	С Rиз	С
				•	•	•

Rиз - активное сопротивление изоляции;

С - емкость (чем длиннее линии,

тем выше емкость).

(распределенные по длине линии ее параметры (активные емкостные проводимости), на схеме условно показаны сосредоточено (это не резистор и конденсатор)).

g

из =

1

b = jωC

Частота:

ω = 2πf = 314

Емкостная проводимость:

Rиз

C

Комплексная проводимость:

Y = gиз

+ bC

Комплексное сопротивление изоляции:

Zиз

=

1

Y

5.Анализ однофазного и двухфазного прикосновений человека в трехфазной сети с заземленной нейтралью. Привести схемы и аналитические выражения тока Ih.

1. Двухфазное (двухполюсное) прикосновение к токоведущим частям.

При прикосновении к двум точкам с
U	образуется	замкнутая
электрическая цепь и через тело
человека	проходит	ток.	Его
величина	зависит от	параметров

									сети и Rh .
Рис.3.									для UФ = 220В и Ih = 380мА
Ih =	U	A	=		3U		Ф	, (3)
									Rh = 1000Ом
					Rh					ток смертельно опасен
	Rh
2. Однофазное прикосновение к токоведущим частям.
а) сеть с заземленной нейтралью:
									Ih =	UФ	, (4)
										Rh + Rn + R0
									при	сопротивлении поля Rn → 0

ток в этом случае смертельно опасен.

Ih UФ = 220 = 220мА Rh 1000

б) сеть с изолированной нейтралью:

Цепь тока замыкается через тело человека, землю и далее через сопротивления изоляции и емкости фаз.

R и C распределенные в сети параметры, обусловленные активной проводимостью изоляции и емкостью фаз относительно земли. На схемах условно эти параметры заменяют сосредоточенными.

= Y

1ωС = xc

ω = 2πf = 314c−1

Y = gиз + jωC

Рис.7. Схемы замещения.

Определим ток Ih через тело человека.

В симметричном режиме сети

Y1 = Y2 = Y3

Рис.8.

В случае прико-сновения человека, напр., к первой фазе симметрия нарушается

∙

Человек	оказывается	под	напряжением U 0'1.
	∙
Найдем	U 00' ,	т.е.	потенциал нейтрали

относительно земли. Согласно известному методу двух узлов напряжение между ними(в нашем случае между землей и нейтральной точкой) равно:

	∙	∙	∙	∙
		U 1	(Y1 + Y2 ) + U 2 Y2 + U 3 Y3
	U 00' =				, (5)
			Y1 + Y2 + Y3 + Yh + YH

Послед. соед. R,L,C компл. сопр.

Z = R + j(ωL − 1 ) =

ωC

= R + jx

z = Z = R2 + x2

Паралл. соед. R,L,C компл. провод.

Y = g − j( 1 − ωC) =

ωL

=g − jb

y = Y = g 2 + b2

φ= arctg b

g

С учетом того, что Y

= Y

= Y

= Y

∙

= U

∙

= a2U

2

3

4

и

U 1

Ф

, U 2

Ф

,

∙

1

= aU a

(где a = −

1

+ j

3

оператор)

записать (после

U 3

фазный

можно

2

2

∙

= U

Yh

преобразований) U 00'

, (6)

Ф 3Y + Y

+ Y

h

H

Ток через тело человека.

∙

∙

∙

Ih =

U 0'1

=

U 1-U 00'

=

UФ

×

3Y

=

3UФ

, (7)

3

1

Rh

Rh

Rh

3Y + Yh

Y +

Y

h

Или (выражая через сопротивления Rиз и X c )

∙

3UФ

где Z –

комплексное сопротивления изоляции провода

Ih =

, (8)

относительно земли

3Rh + Z

Z =

1

=

1

1R

+ jωC

Y

из

В действительной форме этот ток равен

Ih =

UФ

×

1

, (9)

Rh

Rиз (Rиз + 6Rh )

1 +

9R2 (1

+ R2

ω2C 2 )

h

из

6.Защитное заземление: определение, область применения, принцип действия, защитные функции. Электрическая

схема заземления.

Однофазные замыкания на корпус создают опасные потенциалы на нем и возле него из-за растекания тока с основания на землю. Существуют три способа защиты от поражения:

-автоматическое отключение за время менее допустимого; этот способ называется защитным отключением;

-снижение потенциала на корпусах до допустимой величины путем защитного заземления;

-зануление – обеспечивает автоматическое отключение и снижение потенциала на корпусах до допустимой величины.

Всетях с изолированной нейтралью токи замыкания (в случае попадания напряжения на корпус) недостаточны по величине для срабатывания автоматического отключения. Поэтому в таких сетях используют защитное заземление.

Нормирование заземлений по ГОСТ 12.1.030-81. Заземление применяется при

U £ 1000B в сетях с изолированной нейтралью, при U ³ 1000B - в сетях с любым режимом нейтрали.

Заземление обязательно при U ³ 500B во всех случаях; при U ³ 36B в помещениях особо опасных и с повышенной опасностью; независимо от U во взрывоопасных помещениях.

С целью обеспечения надежного контакта с землей корпуса, оболочки машин, аппаратов соединяют с заземлителем, находящимся в земле.

В этом случае при попадании фазы на корпус он окажется под напряжением

U 3 = I3 R3 , (15)

Рис.15.Схема заземления: а) принципиальная, б) замещения.

Ток через тело человека при прикосновении к корпусу будет равен.

I h = I3 R3 , (16)

Rh

Чем меньше R3 , тем меньше ток I h .