Тема Понятия и определения в електро безопасността Влияние на електрическия ток върху човешкия организъм

2.2.2. Електрически удар

Електрическият удар е най-често срещаното и даващо най-голяма смъртност поражение от електрически ток. Съвременното схващане за електрически удар се основава на изследванията на редица учени, според които електрическият ток действа рефлекторно върху нервната система – предизвиква възбуждащи и задържащи процеси в главния мозък, в резултат на които може да се получи парализа на дишането и разстройство на сърдечната дейност.

По-нататъшното задълбочаване и уточняване на познанията в тази област продължава и е в тясна връзка с напредъка и развитието на физиологията.

при токове 1÷20 mA: Свиване на мускулите, но не спира дишането или сърцето. Ако човекът може да се освободи от хванатия електрод (проводник) без чужда помощ, свиването на мускулите не е опасно и след спирането на тока (прекъсване на веригата) не остава въздействието върху нервите.

при токове 20÷100 mA: Спиране или затрудняване на дишането поради свиването на мускулите. Човекът не диша, без да има повреди в органите. Той се задушава. Необходимо е да му се направи веднага изкуствено дишане без прекъсване до възвръщането на собственото му дишане или до идването на лекар.

при токове над 100 mA: Сърцето спира. Сърцето може да се свива или разпуща в неправилен ритъм – получава се трептене (фибрилация) на сърцето. Причината е, че мускулите не получават нареждания за изпълнение на функциите си. Поради липса на кислород спира и дишането. Човекът е в „клинична смърт”. Той е мъртъв, но не вследствие на поражение на тъкани, а защото сърцето в момента не работи или се свива неправилно (трепти). След спиране на тока дишането (във всички случаи), а понякога и сърцето не възстановяват своите функции без външна намеса. Необходими са изкуствено дишане и външни или вътрешни масажи на сърцето.

2.3. Фактори определящи степента на поражение от електрически ток

2.3.1. Големина на електрическия ток

„Отпускащ ток”: до I = 10÷15 mA при f = 50 Hz. Необходима е чужда намеса за освобождаване от хванатия предмет (електрод) или изключване на мрежата. Постоянният ток няма „праг на отпускане”. При него човекът е в състояние да се освободи от хванатия предмет (електрод) независимо от големината на тока. За „праг на отпускане” при постоянен ток се приема условно тази големина на тока, при която болките при прекъсване на контакта са все още поносими (за мъже I = 80 mA, а за жени I = 50 mA).

Ток от 50÷100 mA при f = 50 Hz поразява дишането. Клиничната смърт поради спиране на сърцето е много по-вероятна с увеличаване на тока до 100 mA. Казаното за „опасния ток” налага в никакъв случай да не се допуска ток с тази големина, ако е вероятно той да действа върху тялото повече от 1÷2 s.

Токове над 5 А (при f = 50 Hz и при постоянен ток) предизвикват спиране на сърцето, без да се появи фибрилация. След спиране на тока сърцето възстановява своята дейност самостоятелно, но трябва да се прави изкуствено дишане за възстановяване на дишането. В противен случай настъпва задушаване.

При въздействие до 1 s поразяващото действие на електрическия ток е пропорционално на продължителността на протичането му. Причината е следната. Един пълен цикъл на свиване и разпускане на сърцето продължава обикновено около 1 s. Продължил повече от 1 s електрическия ток ще въздейства върху биологичните процеси във всички фази на един пълен цикъл и ще предизвика фибрилация или спиране на сърцето (ако е с необходимата големина за това). Електрически ток с продължителност под 1 s не протича през времето на всички фази от цикъла на свиване и разпущане и има вероятност да не предизвика фибрилация или спиране на сърцето.

Най-опасен е периодът през който сърдечните камери се свиват и изтласкват кръвта – участъка ST от електрокардиограмата (фиг. 2.1.).

Фиг. 2.1
Тогава са отворени клапите към артериите, сърцето е съединено с цялата кръвоносна система и е най-уязвимо. Ако в този период протече през него достатъчно силен електрически ток, нормалната работа на сърцето се нарушава. Мускулните влакна на двете камери започват да трептят несъгласувано – сърцето прави неравномерни слаби пулсации от 300 до 800 пъти в минута, следва парализа на сърцето и смърт.

Опасният период от всеки пълен цикъл на сърдечната дейност продължава 0,10÷0,16 s или 18 % от времето за един цикъл. Следователно, ако токът протича повече от 1 s, неговото действие ще съвпадне поне с една от опасните фази и ще предизвика фибрилация (трептене) на сърдечните камери и смърт.

2.3.3. Съпротивление на тялото на човека по пътя на тока

Роговият пласт от мъртви клетки (най-външният пласт) на кожата е дебел от 0,02 до 0,2 mm и притежава специфично електрическо съпротивление в сухо състояние ρ_п = 10⁵÷10⁶ Ω.m, а кожата заедно с роговия пласт ρ_к = 10³–10⁴ Ω.m. За разлика от специфичното съпротивление на кожата, съпротивлението на вътрешностите е малко – от порядъка на ρ_в = 0,1 Ω.m и по-малко. Изключение правят костите (ρ_кос = 10⁴÷10⁶ Ω.m). Те обаче не създават никъде цялостна преграда за тока, както това прави кожата на две места.

Съпротивлението на тялото по пътя на тока през него се състои от две последователно свързани части: външно съпротивление – съпротивлението на роговия пласт на кожата и на част от кожата под него и вътрешно съпротивление – съпротивлението на всички намиращи се под кожата вътрешности, чиято стойност е сравнително малка.

Общото съпротивление на тялото на човека зависи от много фактори:

• 
  повърхност на кожата в мястото на допиране на електродите;
  
• 
  състояние на кожата (влага, проводим прах, рани и други);
  
• 
  напрежение (големина, вид и продължителност);
  
• 
  състояние на организма (болестно, пол, след уплаха и подобни);
  
• 
  големина на тока;
  
• 
  път на тока през тялото;
  
• 
  дължина на пътя на тока през тялото.
  

Ако се премахне роговия пласт на кожата – съпротивлението на тялото спада до 1000÷5000 Ω, а ако липсва епидермисът до 500÷700 Ω. Явно е, че главната съставяща на съпротивлението е роговият плат на кожата.

2.3.4. Големина на напрежението подадено между две точки от повърхността на тялото

Поражението от електрически ток зависи от големината на тока през тялото I_h т.е.

(2.1) ,

където R_h е съпротивлението на тялото на човека, което от своя страна зависи от големината на напрежението.

По отношение на електробезопасността напреженията са:

• 
  ниско напрежение – до 250 V
  

При такива напрежения, кожата не се пробива веднага след прилагане на напрежението – зависи от състоянието на кожата.

Ниските напрежения могат да бъдат:

„безопасно напрежение” – до 12 V

„малко напрежение” – до 42 V, като R_h ≥ 2000÷3000 Ω

- високо напрежение U ≥ 250 V

При тези напрежения роговият пласт на кожата пробива веднага след прилагане на напрежението и човекът се оказва със съпротивление около 1000 Ω независимо от състоянието на кожата преди допирането:

„напрежение до 1000 V” – Напреженията от 250 V до 1000 V са най-опасни поради поражения от електрически удар;

„напрежение над 1000 V” – При напрежения над 1000 V електро поражението настъпва преди допиране на човека до тоководещата част поради възникването на електрическа дъга;

2.3.5. Път на тока през тялото на човека

Възможни са множество комбинации на две точки от тялото на човек, които са в контакт с електродите. (Таблица 2.1).

По-опасен е пътят на тока ръка-крака, отколкото ръка-ръка, защото токът минава през целия гръбначен мозък и по пътя на повече нерви. Пътят на тока крак-крак е най-безопасен, защото от една страна не се засяга съществена част от нервната система и от друга – съпротивлението на тялото е много голямо – по пътя на тока са обувките и много кости.

Таблица 2.1.

Път на тока	Честота %	Загубили съзнание %
Ръка – ръка	40	83
Дясна ръка – крака	20	87
Лява ръка – крака	17	80
Крак – крак	6	15
Глава – крака	5	88
Глава – ръце	4	92
Други	8	65

2.3.6. Честота на електрическия ток

На фиг. 2.2. е дадена зависимостта на опасността от поражение L в зависимост от честотата f.

I_отп

mA

Фиг. 2.2.

Най-опасен е електрическият ток с честота f = 50, 60 Hz и напрежение U = 250÷1000 V. Постоянният ток е три пъти по-безопасен от тока с честота 50÷60 Hz. Ток с честота 400÷500 kHz е съвършено безопасен по отношение на токов удар, но може да предизвика изгаряне (в зависимост от количеството на отделената топлина).

Причината за характера на зависимостите L, I_отп = F(f) не е точно обяснена. Може да се даде следното обяснение.

Вътрешното вещество на нервните клетки е подложено на електролитна дисоциация в електрическото поле. Образуват се йони, които се придвижват в противоположни посоки до стените на клетката. По време на това движение функциите на нервните клетки са разстроени. При постоянно напрежение йоните спират своето движение след достигане на стените на клетките. При честота 50÷60 Hz йоните достигат стените за един полупериод и веднага започват движение в обратна посока като непрекъснато въздействат на нервните клетки. При честоти 400÷500 kHz поради инертността на йоните те изобщо не успяват да се преместят за един полупериод – няма движение и няма дразнене.

2.3.7. Околна среда

Състоянието на средата в мястото на злополуката от електрически ток и квалификацията на обслужващия персонал оказват влияние върху изхода от електрически удар.

Състоянието на околната среда (влага, температура и наличие на проводим прах) влияе върху изолацията на кожата и върху съпротивлението на кожата на човека. Наличието на проводим под и на голям брой заземени предмети „увеличават” напрежението U_h, а следователно и опасността от поражения.

От квалификацията на обслужващия персонал зависи правилното прилагане на мероприятията по охрана на труда.

2.3.8. Физическо и психическо състояние на човека

Състоянието на човека влияе в различни насоки върху изхода на злополуката. От една страна се изменя съпротивлението на тялото, а от друга – чувствителността на нервната система към електрическия ток.

Увеличаването на температурата на околния въздух до 35÷40 ˚С или на топлинното излъчване от нагрети повърхности предизвиква намаление на съпротивлението на тялото дори когато няма потене.

При болести (неврологични, туберкулоза, пиянство и някои други), както и след боледуване, нервиране и при умора, човек е по-чувствителен към вредните влияния на електрическия ток. Предупреденият човек за опасност от поражение от електрически ток е по-устойчив на електрически удар.

2.4. Причини за злополуки от електрически ток

Най-често срещаната причина за злополука от електрически ток е възникване на потенциална разлика между две точки от тялото на човека, т.е. човекът да попадне под напрежение U_h.

Причините могат да бъдат групирани както следва:

• 
  Допиране до тоководеща част
  

Тоководещи са всички проводници, които при нормално състояние на изолацията имат напрежение спряно земя. Съществуват две възможности за допиране до тоководещи части;

• 
  двуфазно допиране – човек допира едновременно с две точки от тялото си две различни фази или фаза и нула, или два полюса от една и съща мрежа. Този вид злополука се явява сравнително рядко – хората се пазят от допиране едновременно до две различни фази или полюси.
  

Злополуката става, когато напрежението не е било изключено или когато се подаде напрежение по невнимание или по друга причина.

• 
  еднофазно допиране – човекът допира една фаза или един полюс обикновено с ръка. Той е стъпил на земята (пода) или е допрян с някоя част от тялото си (другата ръка) до проводим предмет съединен със земята. Този вид злополуки възниква много по-често от злополуките при двуфазно допиране, понеже допирането е много вероятно не само при работа по тоководещи и изключени части, но и при невнимание.
  

• 
  Допиране до проводими нетоководещи части
  

При нормално, изправно състояние на изолацията проводимите нетоководещи части са без напрежение спрямо земя. Те се оказват под напрежение спрямо земя, когато изолацията спрямо земя се повреди. Повредата от този вид се нарича „корпусно съединение”. Проводими нетоководещи части са корпусите на електрически съоръжения, конструктивните части на сградите, тръбопроводите и други.

Напрежението върху човека U_h е равно на напрежението спрямо земя на тоководещата част, която се е допряла до нетоководещата, ако нетоководещата част няма връзка със земята. По този начин може да се получи злополука много по-лесно от колкото вследствие допиране до тоководеща част. Допирането до нетоководещи части не може да се забрани, нито частите да бъдат защитени от допиране.

Допирането до попаднали под напрежение нетоководещи части е много опасно.

• 
  Протичане на електрически ток в земята
  

Електрически ток протича в земята при повреди, а понякога и при нормална работа на електрически уредби. Токът в земята и съпротивлението на почвата обуславят напрежението между отделни точки от повърхността на земята по пътя на тока.

• 
  Преминаване на по-високо напрежение в мрежи с по-ниско напрежение
  

На тази възможност за злополуки следва да се обръща особено внимание, когато като защитно мероприятие се използва „понижено напрежение” и „мрежа с безопасен ток”.

• 
  Електрическа искра или дъга
  

Дъги и искри се образуват при повреди в електрически съоръжения при всяко изключване и включване на токова верига и при късо съединение. Дъгата с високата си температура (около 3000˚С) може да причини обгаряния, а температурата на искрата е достатъчна, за да предизвика взрив или пожар в подходяща среда.

• 
  Атмосферно електричество
  

Причините за злополуки от атмосферно електричество са следните:

• 
  преки попадения на мълния;
  
• 
  електрически удар от крачно напрежение;
  
• 
  електрически удар от допирно напрежение;
  
• 
  пожар;
  
• 
  взрив;
  
• 
  овъгляване на хора или животни при директно попадение на мълния върху тях;
  
• 
  индуктирани напрежения чрез електростатична индукция.
  

След падането на мълнията зарядите от облака изтичат в земята и зарядите в проводимите предмети се оказват временно несвързани – предметите се оказват с напрежение спрямо земя. Образуват се изпразвания, които могат да причинят взрив или пожар.

• 
  Статично електричество
  

Появява се в съвременните технологични процеси на много места:

• 
  при размотаване на хартиени, текстилни и други ленти – поради нарушаване на контакта със стените на валове или цилиндри;
  
• 
  при триене на прах или лесно запалителни течности в стените на метални прахопроводи или тръбопроводи, цистерни (при транспорт);
  
• 
  при триене между частиците на праха или с въздуха и други.
  

На всички тези места потенциалните разлики между отделните точки от едно и също вещество или на отделни триещи се вещества са различни по големина и зависят от проводимостта на диелектрика и на околната среда, от скоростта на движението, от заземяването на металните части и други. Измерени са потенциални разлики от десетки до стотици хиляди волта. Много високи потенциали се получават при бързо движение на бензин в тънки тръбички.

Поражения на хора от токов удар от статично електричество не са наблюдавани. Злополуките се причиняват от възникване на взрив или пожар от искрите, тъй като всички вещества, при които се образува статично електричество, са горими или образуват с въздуха взривоопасни смеси.

• 
  Електромагнитни излъчвания
  

Те предизвикват заболявания. Електромагнитното поле оказва влияние върху нервната регулация на сърдечно съдовата система.

• 
  Други причини
  

Много често се предизвикват пожари вследствие на прегряване на тоководещи части от претоварване, неправилно оразмеряване или къси съединения и липса на защита. Извънредно много са пожарите поради липса на максималнотокова защита (не се използват стандартни вложки за предпазителите).

2.5. Степени на защита на електрически машини

За да бъде сигурна работата на електродвигателите (електрическите машини) в средата, за която са предназначени, както и за предпазване на обслужващия ги персонал от злополуки, те се произвеждат в различни степени на защита.

В общи линии степените на защитата, осигурявани от обвивките на електрическите машини се изразяват в:

А) защита на обслужващия персонал от допир с намиращите се под напрежение или въртящите се части, разположени вътре в обвивките на електрическите машини;

Б) защита на електрическите машини от проникване на чужди твърди тела в тях;

В) защита на електрическите машини от проникване на вода в тях.

Тълкование на цифрите, с които е означена защитата от допир и проникване на твърди тела в електрическите машини е дадена в таблица 2.2.

Таблица 2.2.

Значение на първата цифра	Степени на защита
0	Без защита на обслужващия персонал от допир с намиращи се под напрежение или въртящи се части, разположени вътре в обвивката на електрическата машина. Без защита на машината от проникване на чужди твърди тела в нея.
1	Защита срещу случайно или неумишлено допиране на по-голяма повърхнина от човешкото тяло (например с ръка) до намиращи се под напрежение и въртящи се части, разположени вътре в обвивката на електрическата машина. Тази защита не възпрепятства преднамерено допиране с такива части. Защита на електрическата машина от проникване на чужди твърди тела с най-голям размер, равен или по-голям от 52,5 mm
2	Защита от допиране с пръсти на намиращи се под напрежение или въртящи се части разположени вътре в обвивката на електрическата машина Защита на машината от проникване на чужди твърди тела в нея с най-голям размер, равен или по-голям от 12,5 mm
4	Защита от допиране на намиращи се под напрежение или въртящи се части, разположени вътре в обвивката на електрическата машина, с инструмент, тел или други подобни предмети с дебелина, равна или по-голяма от 1 mm. Защита на машината от проникване на чужди твърди тела в нея с най-голям размер, равен или по-голям от 1 mm.
5	Пълна защита от възможността за допиране на намиращи се под напрежение и въртящи се части, разположени вътре в обвивката на електрическата машина. Защита на машината от проникване в нея на прах в такова количество, че да я повреди или да наруши нормалната и работа.
6	Пълна защита на машина от проникване на прах в нея.

Степените на защита на електрическите машини са дадени в таблица 2.3.
Таблица 2.3.

IP00	IP01
IP10	IP11	IP12	IP13
	IP21	IP22	IP23
				IP44
				IP54	IP55	IP56	IP57	IP58

Прието е условното означение на степените на защита да се съставя от буквите IP (International Panzer – Международна защита) и две цифри. Първата цифра определя условно защитата срещу допир и проникване на чужди твърди тела, а втората цифра – защитата срещу проникване на вода.

Степените на защита дадени в таблица 2.3. не се отнасят за електрическите машини, предназначени да работят във взривоопасни или химически активна среда. За такива случаи се произвеждат специални машини, чиито обвивки удовлетворяват изискванията за взривозащита или взривонепроницаемост, а конструктивните и активните им части са специално защитени от действието на химически активните вещества.

За работа в тропически климат към основните изисквания за степента на защита се прибавят изисквания за защита от влиянието на повишената влажност, високата температура, вредни насекоми и плесени, пясък, слънчево облъчване и други. Машините, предназначени за работа в такива условия, имат необходимите защитни покрития и уплътнения.

Наредба 3 на МЕ за устройството на електрическите уредби и електропроводните линии, гл. 7: 57. Клас на защита срещу поражения от електрически ток - характеристика, която служи за изразяване на начина на електрообезопасяването при електротехнически и електронни изделия за напрежение до 1000 V.

58. Изделие от клас I на защита срещу поражения от електрически ток - изделие, което има навсякъде основна изолация и има защитна клема (Чл. 164. (1) 3ащитните клеми служат само за свързване на защитни проводници към частите, които подлежат на защита при индиректен допир и не изпълняват каквито и да било други функции (например крепежни).); изделията от клас I могат да имат части с двойна или усилена изолация или части, които работят при безопасно свръхниско напрежение. (Основна изолация - изолация на тоководещи части, предназначена да осигурява основната защита срещу поражения от електрически ток. Допълнителна изолация - независима изолация, предвидена в допълнение към основната изолация, за да осигури защита срещу поражения от електрически ток при повреда на основната изолация. Двойна изолация - изолация, която се състои от основна и допълнителна изолация. Усилена изолация - изолация на тоководещи части, която осигурява защита срещу поражения от електрически ток, равностойна на тази на двойна изолация.) Безопасно свръхниско напрежение (означение на български език БСНН, означение на английски език SELV) - свръхниско напрежение, получавано от източник със защитно разделяне, например трансформатор за безопасност или еквивалентен източник, при което никоя точка от вторичната верига няма връзка със земя, а достъпните за допиране токопроводими части не са преднамерено свързани със земя или със защитен проводник.

59. Изделие от клас II на защита срещу поражения от електрически ток - изделие, което има навсякъде двойна или усилена изолация и няма защитна клема; изделията от клас II могат да имат части, които работят при безопасно свръхниско напрежение.

60. Изделие от клас III на защита срещу поражения от електрически ток - изделие, което е предназначено да работи само при безопасно свръхниско напрежение; изделията от клас III нямат вътрешни вериги за напрежение, по-високо от номиналното, и нямат защитни клеми.

Каталог: Home -> Emo -> СЕМЕСТЪР%206
СЕМЕСТЪР%206 -> Курсова работа по „Микропроцесорна техника” Студент: Недялко Николов Проверил: III курс, фн 0526004 /доц. В. Христов/ 2008 Задание 17
СЕМЕСТЪР%206 -> Електронна техника
СЕМЕСТЪР%206 -> Практическа Схемотехника
СЕМЕСТЪР%206 -> Изследване на усилвател с динамичен товар
СЕМЕСТЪР%206 -> Изследване на усилвател с динамичен товар
СЕМЕСТЪР%206 -> Скоряване и стрес Loading Груди Славчев Йорданов №101207119

Изтегляне 151 Kb.

Сподели с приятели: