Конспект лекций для студентов 4 курса специальностей: Т, В, эпс, энс, атс, ЭВМ

Вид материала

Конспект

Содержание 5.1. Физические характеристики и измерение шума. L [дБ]. Звуковое давление Т – абсолютная температура воздуха, К I- фактическая интенсивность  звука в данной точке пространства, Вт/м; I 5.2. Нормирование шума. 5.3. средства и методы защиты от шума. 5.4. Средства индивидуальной защиты от шума. 6.Вибрация и ее воздействие на организм человека. Х гармонического колебательного движения – наибольшее отклонение  от положения равновесия (величины А 6.2. Действие вибраций 6.3.  Методы снижения вибраций. Пассивная виброизоляция ХСТ- статическая осадка амортизаторов под действием веса установки, см; Х 7.Защита от воздействия электрического тока. 7.2.Опасность прикосновения к токоведущим частям в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью. 7.3.Опаснсть напряжения прикосновения и шага. Напряжением прикосновения 7.4. Организационные мероприятия и технические средства 7.5.Защита от поражения электрическим током при прикосновении к Защитным заземлением ... Полное содержание

Подобный материал:

• Конспект лекций организация производства и маркетинг для студентов 3 курса специальностей, 2989.73kb.
• Конспект лекций для студентов по специальности i-25 01 08 «Бухгалтерский учет, анализ, 2183.7kb.
• Конспект лекций для студентов, магистров и аспирантов всех специальностей, 373.35kb.
• Конспект лекций бурлачков в. К., д э. н., проф. Москва, 1213.67kb.
• Конспект лекций по курсу "Начертательная геометрия и инженерная графика" Кемерово 2002, 786.75kb.
• Конспект лекций по дисциплине «Маркетинг», 487.79kb.
• Конспект лекций для студентов всех специальностей дневной и заочной формы обучения, 1439.07kb.
• Конспект лекций по информатике для специальностей 2102, 2103 Автор доц., к т. н. Каширская, 1194.16kb.
• Конспект лекций по дисциплине «психология и педагогика» омск 2005, 2020.42kb.
• Рабочая программа, методические указания, конспект лекций для студентов заочной формы, 375.73kb.

5.Шум и его воздействие на  организм человека.

  5.1. Физические характеристики и измерение шума. 

Шумом называют любые звуки, мешающие восприятию полезных звуков или нарушающие тишину, а также звуки, оказывающие вредное или раздражающее действие на организм человека.

Физиологически шум определяется ощущением, создаваемым в органах слуха. Диапазон колебаний, распространяющихся в воздухе и воспринимаемых ухом человека, находится в пределах от 16 Гц  до 20000 Гц. Эти границы неодинаковы у разных людей и зависят от возраста и состояния слухового аппарата. Звуки с частотой ниже 16 Гц  называются инфразвуками, с частотой выше 20000 Гц – ультразвуками.

Основными физическими параметрами, характеризующими шум в любой точке звукового пространства, принимают звуковое давление  [Па] и уровень звукового давления L [дБ].

Звуковое давление – это разность между мгновенным значением давления в данной точке среды при прохождении через эту точку звуковых волн и средним давлением, которое наблюдается в этой же точке при отсутствии звука. Звуковое давление воздействуя на барабанную перепонку, вызывает её деформацию, при этом ухо улавливает не разность давлений, а кратность изменения абсолютных величин в логарифмической зависимости звукового ощущения от звукового давления.

 В связи с этим для удобства вычислений и уменьшения численных значений в акустике принято оценивать силу звука, звуковое  давление в относительных логарифмических  единицах  белах или  децибелах (1 дБ=0,1 Б). Измеряемые  таким образом величины называют уровнями, т.е. отношением создаваемого давления к давлению, принятому за нулевой уровень.

Уровень звукового давления определяют   по формуле:



Где:  р – среднеквадратическое значение звукового   давления, Па.

       р_0-  пороговое значение звукового давления, принятое по международному соглашению равным 2*10^-5 Па при частоте 1000 Гц.

Зависимость уровней звукового давления от частоты называют частотным спектром  или просто спектром.

При оценке действия шума на человека применяют спектры, полученные в октавных полосах частот. Октавная полоса (октава) – это такая полоса частот, в которой верхняя  граничная частота   в два раза  больше нижней  граничной частоты, т.е. .

Среднегеометрическая частота октавной  полосы определяется



Значения среднегеометрических и граничных частот октавных полос для гигиенической оценки шума приведены в таблице.5.1.

Таблица 5.1.

Среднегеометрическая частота, Гц	31,5	63	125	250	500	1000	2000	4000	8000
Нижняя граничная частота, Гц	22,5	45	90	180	355	710	1400	2800	5600
Верхняя граничная частота, Гц	45	90	180	355	710	1400	2800	560	11200

 По характеру спектра шумы  подразделяют на широкополосные и тональные. Широкополосными называют шумы, имеющие  непрерывный спектр  шириной более одной октавы (шум подвижного состава, движущегося по бесстыковому пути, водопада). Тональными называют  шумы, в спектре которых  слышаться дискретные  тона (свист, звон, скрип, сигнал локомотива большой громкости).

По временным характеристикам шум считают постоянным, если за восьмичасовой рабочий день уровень звукового давления изменяется не более, чем на 5 дБ. В других случаях шум считают непостоянным.

Важной характеристикой звукового поля. Кроме звукового давления и частоты, является интенсивность звука- I. Она представляет собой  поток энергии, переносимой волнами в единицу времени через площадь 1 м², расположенную перпендикулярно направлению распространению звуковых волн. Интенсивность I измеряется  в Вт/м². Величина I связана со звуковым давлением  р зависимостью: 

,

где   - среднеквадратичное  значение звукового давления, Па;

- плотность   воздушной среды , кг/м³;

c- скорость распространения  звука в воздухе, м/с.

 

Для воздуха  независимо  от атмосферного давления с = 20 , где Т – абсолютная температура воздуха, К.

По аналогии с уровнем  звукового давления введено понятие уровня интенсивности звука, дБ:



где I- фактическая интенсивность  звука в данной точке пространства, Вт/м²;

I₀ = 10 ^-12 Вт/м²   - пороговое значение интенсивности звука.

Уровень шума в расчетной  точке, создаваемой  несколькими  источниками , имеющими разные уровни:



где  n -  количество источников шума,

Li- уровни звуковых давлений суммируемых  источников шума дБ.

Для m одинаковых источников с уровнем звукового давления L₁ , суммарный уровень будет :

L = L₁+ 10 Lg m.

Например , если один  из источников  создает уровень L₁= 73 дБ, то 100 источников создадут  уровень L= 73 + 10 lg 100 =93 дБ.

Увеличение источников звука каждый раз увеличивает уровень звука на 3 дБ.

Вредное действие на организм человека вызывают как абсолютная тишина так и излишне громкие звуки. Длительное воздействие интенсивного шума на организм человека приводит к снижению его работоспособности и может вызвать изменения в нормальном функционировании его систем и органов.  Шум поражает  центральную нервную систему, замедляет процесс пищеварения, оказывает  влияние на ритм сердечных сокращений, приводит к  тугоухости и потере слуха.

В результате действия шума снижается  умственная  работоспособность, внимание, чувствительность зрения и нарушается нормальное цветовосприятие, а также увеличивается время реакции, появляется преждевременное  утомление.

Допустимые характеристики шума установлены  ГОСТ 12.1.003-83.

Измерения шума проводят  для контроля  соответствия фактических уровней  шума на рабочих местах установленным нормам, для оценки шумового режима в помещениях, разработки мероприятий по снижению шума.

Измерение уровней шума на рабочих местах  производится  в соответствии с требованиями ГОСТ 12.1.050-86. Для  измерения  уровней звукового давления  и спектра  шумов применяют  шумомеры,  с соответствующими фильтрами  и частотные анализаторы.

Шумомер состоит из микрофона, усилителя, служащего для усиления и преобразования напряжения, поступающего с микрофона и измерительного прибора со шкалой, отградуированной в дБ.

Шумомеры  имеют  четыре частотные характеристики : линейную (Лин) – для измерения  звукового давления и  корректирующие - А,В и С.

Характеристика А изменяет чувствительность шумомера в соответствии с чувствительностью  уха человека, при которой при помощи соответствующих фильтров снижена чувствительность на низких частотах. Соответственно, характеристик В – у которой снижена  чувствительность на средних частотах  и характеристика С- на высоких.

Ориентировочная  оценка постоянного  широкополосного шума на рабочих местах  производится по уровню звука в дБ А.

5.2. Нормирование шума. 


 Различают санитарные и технические нормы шума.  Санитарные нормы устанавливают допустимые характеристики шума для  предупреждения  вредного его воздействия на организм человека . Технические нормы  устанавливают с целью ограничения  уровней шума, создаваемых при работе  различных агрегатов и механизмов.

Санитарные уровни шума нормируют  методом предельных спектров  (ПС) и методом уровня звука.

Метод предельных спектров применяют  для  нормирования  постоянного шума. Он предусматривает  ограничения звукового давления  в октавных полосах со среднегеометрическими частотами 31,5; 63; 125; 250; 50; 1000; 2000; 4000 и 8000 Гц. Совокупность предельных октавных  уровней называют предельным спектром. Обозначают тот ил иной  предельный спектр уровнем его звукового давления на частоте 1000 Гц. Например, «ПС-80» означает. что  данный предельный спектр на частоте 1000  Гц имеет уровень звукового давления 80 дБ. На частоте 63 Гц уровень для этого спектра равен 99 дБ. А на частоте 8000 Гц – 74 дБ. (см. табл.).

Метод уровней   звука применяют для нормирования  непостоянного шума (от транспортных средств,  периодически работающего оборудования и др.)

При этом  методе измеряют скорректированный по частоте  общий уровень  звукового  давления во всем диапазоне  частот,  соответствующем  октавным полосам. Измеренный таким образом уровень  звука позволяет характеризовать величину  шума не восемью цифрами  звукового давления, как в методе предельных спектров , а одной. Измеряют  уровень  звука в децибелах А (дБА) с включенной шкалой  (характеристикой) А шумомера.

  5.3. средства и методы защиты от шума.

 Общая  классификация  средств и методов защиты от шума, приемлемых на рабочих местах производственных помещений приведены в ГОСТ 12.1.029.80.

Основными из них являются : снижение шума в источнике его возникновения; звукоизоляция и экранирование, звукопоглощение; применение глушителей шума; использование  архитектурно-планировочных и организационно-технических мер; индивидуальная защита работающих.

Снижение шума в источнике возникновения достигают изменением конструкции агрегатов или коренным  изменением  технологических процессов , позволяющих  заменить шумное оборудование  более совершенным малошумным.

Наиболее простым и дешевым способом  снижения  шума в производственных  помещениях является устройство звукоизолирующих кожухов , полностью закрывающих  шумные агрегаты. Кожуха  могут быть  съемными или разборными, иметь смотровые окна и проемы для  ввода коммуникаций. Изготавливают  их из стали, дюралюминия, фанеры и т.п. Изнутри кожуха необходимо облицовывать звукопоглощающим материалом.

Звукоизоляцией называют свойство ограждений  препятствовать  прохождению звука из одного  помещения в другое.

Звукоизоляция от воздушного шума обеспечивается  при  помощи обычных строительных материалов - кирпича, бетона и железобетона, фанеры, древесностружечных плит, стекла и т.п.

В качестве звукоизолирующих  материалов используют маты и плиты из стеклянного или минерального волокна, древесностружечные плиты, картон, утепленный линолеум и т.п.

Звукопоглощающими называют материалы и конструкции, способные поглощать падающую на них звуковую энергию. Это конструкции  , состоящие из пористых материалов, в виде  облицовок внутренних поверхностей помещений, либо в виде самостоятельных- штучных поглотителей, обычно подвешиваемых к потолку. В качестве штучных поглотителей используют также драпировки, мягкие кресла и т.п.

Звукопоглощением поверхности  ограждения А в квадратных метрах на данной частоте называют произведение площади ограждения S на ее коэффициент звукопоглощения :



Общее снижение шума  в помещении, достигаемое при увеличении звукопоглощения от А₁ до А₂ можно  определить по формуле:



где А₁ и А₂ – суммарное звукопоглощение до и после  облицовки для каждой частоты

   


Для создания препятствий распространению шума через трубопроводы, воздуховоды, каналы, технологические и смотровые отверстия используют глушители.

Различают  глушители  активного типа, в которых используют звукопоглощающие  материалы (минеральная шерсть, войлок, шлаковата, капроновое волокно и др.). Реактивные глушители (акустические фильтры) не содержат  специального звукопоглощающего материала и представляют собой различные сочетания камер и трубок.

Реактивные  глушители  применяют  преимущественно  в поршневых машинах, двигателях внутреннего сгорания. В остальных  случаях   наиболее  эффективно  применение глушителей со звукопоглощающим материалом ( активных).

  5.4. Средства индивидуальной защиты от шума. 

Средствами  индивидуальной защиты от шума являются противошумы, к которым относят  наушники, вкладыши и шлемы в соответствии с ГОСТ 12.4.051-78.

Выбор того или иного средства защиты зависит от характера шума, его интенсивности, требований разборчивости речи и восприятия полезных сигналов.

Вкладыши с фиксированной формой и размерами предназначаются для многократного пользования. Их изготавливают  из  упругих, эластичных материалов (мягкой резины , пластмассы и др.) . Вкладыши однократного пользования («беруши») изготавливают из синтетического или хлопчатобумажного волокна.

Наушники применяют как самостоятельно, так и монтируют их в головные уборы, защитные респираторы, очки. Для защиты от высоких уровней шума применяют противошумные  шлемы, которые ограждают от проникновения  шума не только  в слуховой проход, но и через костную ткань.

Противошумы более эффективно  защищают от высокочастотного  шума и менее эффективного от низкочастотного.

Правильно подобранный противошум обеспечивает  снижение шума, воздействующего на человека, до санитарных норм.

6.Вибрация и ее воздействие на организм человека.

6.1. Физические  характеристики и измерение.

 Источниками   вибраций  на предприятиях   ж.д. транспорта  являются  многие технологические процессы, связанные с использованием машин. механизмов и средств транспорта, работа которых сопровождается колебанием вследствие  динамической неуравновешенности.

Интенсивные вибрации   возникают  на фундаментах машин, создаются  компрессорами, испытательными стендами при диагностировании узлов подвижного состава, вентиляторами, насосами, генераторами и др. Эти вибрации передаются  конструкциями через   фундаменты  и  пол.

Интенсивные вибрации возникают при работе ручного механизированного инструмента, а также в подвижном составе  ж.д.

Основными  параметрами, характеризующими вибрацию, являются частота колебаний- f,  амплитуда  смещения Х, колебательная скорость V, колебательное ускорение – a и спектр частот вибраций.

На рис.6.1. представлены графики колебаний  с различными частотами и амплитудами смещения вибрации

 

Рис.6.1.

 Колебания чаще всего вызываются  периодическими силами. возникающими  вследствие толчков,  неуравновешенности вращающихся  масс и т.п. Такие колебания называют  вынужденными, а энергия этих колебаний  поддерживается  возмущающими силами. Диапазон  частот вибраций- от долей Герца до 5-10 кГц.

Амплитуда смещения Х гармонического колебательного движения – наибольшее отклонение  от положения равновесия (величины А₁ и А₂ на рис.6.1.). Единицы измерения  амплитуды смещения  - микрон (мк), мм.

Колебательная скорость определяется по формуле :

; ,

где   - круговая  частота (число полных колебаний за время, равное 2 сек)

Колебательное ускорение определятся по формуле:

;

По аналогии   с шумом величина  вибрации может быть оценена в децибелах (дБ). Эти логарифмические величины  называют уровнями и обозначают  буквой L.

Уровень колебательной скорости:

, дБ

Уровень колебательного ускорения



где  V, a  -колебательная скорость

V₀,  -  пороговые значения колебательной скорости и ускорения.

За пороговые значения приняты: колебательная скорость V₀=5*10^-8 м/с, соответствующая  смещению  х₀=8*10^-12 м  и колебательное  ускорение  = 3*10^-4 см/с² . Эти значения соответствуют порогу звукового давления 2*10^-5 н/м² [Па].

В практике   охраны труда вибрации как и шум, измеряют  и нормируют в октавных  полосах частот.

Октавные полосы стандартизированы международным соглашением. Среднегеометрические частоты  октавных полос образуют следующий ряд: 1; 2; 4; 8; 16; 31,5; 63; 125; 250; 500; 1000; 2000; 4000; 8000; 16000 Гц.

При измерениях  определяют  уровни в тех или иных полосах  частот. Пределы измерений по частоте устанавливают,   исходя из гигиенических норм или условий технической задачи.

Измерительная  аппаратура для определения нормируемых характеристик должна  регистрировать уровни  виброскорости и вибросмещения  в диапазонах  частот, установленных нормами.

Вибрацию измеряют приборами, которые называют измерителями вибрации, иногда виброметрами.

В комплект виброизмерительной аппаратуры  входят: датчик вибраций с устройством крепления его к объекту вибраций, приборы для измерения среднеквадратичных значений виброскорости и вибросмещения и частотный фильтр или анализатор с набором октавных полосовых фильтров.

 Таганрогский завод - выпускает универсальный прибор ВШВ  для измерения  шума и вибраций.


  6.2. Действие вибраций 

  По характеру воздействия на человека различают общую и местную вибрации. Общей вибрации работающие подвергаются, находясь непосредственно на вибрирующем объекте. Местной вибрации подвержены работающие с ручным механизированным инструментом. Местная вибрация воздействует при контакте рук работающих с вибрирующими элементами установок. Часть работаю­щих подвергается одновременному воздействию как общей, так и местной вибрации. Наибольшее влияние на организм оказывает общая вибрация. Чем больше время воздействия вибраций, тем более значительные физиологические сдвиги происходят в организме.

Человек ощущает вибрации с частотой колебаний от долей Герца до 5—8 кГц. Вибрации по частоте могут быть разделены на три области: низкочастотную (до 30 Гц), среднечастотную (30—100 Гц) и высокочастот­ную (выше 100 Гц). Низкочастотные колебания (толчки) в зависимости от частоты, амплитуды и длительно­сти воздействия могут вызывать укачивание. Вибрации с сильной отдачей приводят к костно-суставным изме­нениям в кистевых, локтевых и плечевых суставах. Среднечастотные вибрации, могут приводить к костно-суставным изменениям, вибрационной болезни и спаз­мам сосудов. Высокочастотные вибрации вызывают вибрационную болезнь и спазмы сосудов. Наиболее вредное воздействие на организм оказывают вибрации, частота которых совпадает с собственными частотами колебания отдельных частей тела человека. Для  всего тела человека резонанс на частоте 6 Гц, для внутрен­них органов — 8 Гц, для головы — 25 Гц, для центральной нервной системы— 250 Гц.

Воздействие вибраций на человека в основном определяется величиной колебательной скорости или. ускорения. Для частот до  10 Гц характер воздейст­вия колебаний на человека определяется ускорением рабочего места, а для час­тот выше 10 Гц—скоростью колебаний. Характер воздействия вибраций на  человека может быть оценен шестью зонами рис.6.2.

 

Рис. 6.2.

 При увеличении частоты вибраций чувствительность человека к ней резко возрастает. Чем больше время воздействия вибрации, тем выше опасность развития вибрационной болезни. Вибрацион­ная болезнь имеет три стадии, причем только на первой и второй стадиях она излечима. В связи с этим необ­ходимо своевременно выявлять начало вибрационной болезни и переводить работников с ее признаками на работу, не связанную с воздействием вибраций.


ГОСТ 12.1.012-78 устанавливает нормы как локальных , так и общих вибраций. Нормируемой величиной является уровень виброскорости в октавных полосах частот.


В табл.6.1. приведены некоторые допустимые уровни виброскорости   для местных и общих вибраций.

Таблица 6.1.



На локомотивах вибрации нормируют по (ГОСТ  12.2.056-81)




6.3.  Методы снижения вибраций.

Виброизоляцию рабочего места от источника возникновения вибраций  подразделяют на  активную и пассивную.  Активная виброизоляция  предусматривает снижение величины  возмущающей силы, колебательной скорости в источнике их возникновения. Это достигают уравновешиванием  вращающихся масс путем  статической или динамической балансировки, повышением  точности и обработки деталей, уменьшением зазоров и люфтов, применением  вместо подшипников скольжения подшипников качения и др.

Пассивная виброизоляция не снижает колебаний в источнике их возникновения, а только защищает  от колебаний работников за счет  использования амортизаторов,  виброизоляционных площадок, применения средств индивидуальной защиты ( виброизолирующих рукавиц, обуви) и др.

В качестве примера рассмотрим устройство виброизоляции насосной установки ( рис.6.2.) Насосный агрегат 4 монтируют на плите 3. В свою очередь плиту укладывают на виброизоляторы  (амортизаторы) 2. Целиком насосный агрегат устанавливают на фундамент 1. Для амортизаторов используют  упругие материалы, характеристики которых приведены в таблице 6.2.

Таблица 6.2.



Расчет виброизоляции заключается в выборе типа, количества и размеров изолирующих элементов.




Рис. 6.2. Устройство виброизоляции насосной установки.

Существуют различные типы  амортизаторов: стальные пружины, листовые рессоры, упругие материалы (резина, войлок и др), амортизаторы гидравлические, пневматические  и комбинированные . Амортизаторы  из упругих материалов  хорошо гасят высокочастотные  вибрации. Пружинные амортизаторы применяют для ослабления вибраций низких частот. Гидравлические и пневматические амортизаторы также эффективны.

Приближенный расчет амортизаторов  выполняют обычно для вертикальных колебаний. Задача состоит в том, чтобы частота собственных колебаний f₀ амортизирующего объекта  была ниже  частоты возмущающей силы. Обычно это соотношение должно быть   и его принимают  в пределах 2,5….5. При расчетах задаются толщиной  прокладки – h, см. и определяют X_CT и f₀ .

Частота собственных колебаний системы приближенно может быть рассчитана по формуле:



где  Х_СТ- статическая осадка амортизаторов под действием веса установки, см; Х_СТ определяют  из выражения: Х_СТ=

где  h – толщина прокладки, см;

       σ – допустимое  напряжение  в прокладке, кг/см²;

        -  - динамический модуль упругости материала, кг/см²;

Площадь S поверхности всех амортизаторов под установку весом  P+Q (агрегат с плитой) находят из соотношения:

, см².

Размеры отдельных прокладок определяют из условия равномерного распределения веса на все прокладки.

При выборе плиты ее вес принимают в 3-5 раз больше веса агрегата.

Эффект, достигаемый применением виброизоляторов определяют коэффициентом виброизоляции К,  показывающим какая часть динамических сил передается фундаменту.

Коэффициент виброизоляции  определяют по формуле:

, %

где n-  число колебаний в минуту.

7.Защита от воздействия электрического тока.

 7.1. Действие электрического тока на организм человека.

При эксплуатации и ремонте электрических сетей и электрооборудования человек может оказаться в непосредственном соприкосновений с находящимися под напряжением частями электропроводок. В результате прохождения тока через организм человека может произойти нарушение его жизнедеятельности функции. Общие нарушения вызывают сбои функции центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения.

Электрический ток проходя через тело человека может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действие.

Биологическое  действие проявляется в возбуждении и раздражении живых тканей организма;

Тепловое – в способности вызывать ожоги отдельных участков тела;

Механическое – приводит к разрыву тканей, вывиху суставов, и повреждению костей;

Химическое – к электролизу крови (разложению).

Опасность электрического тока состоит в том, что он не имеет внешних признаков и не ощущается органами чувств человека. Только в момент прикосновения к токоведущим частям и возникновения поражающего действия организм начинает ощущать болевые проявления от протекания тока.

Тяжесть поражения электрическим током зависит от ряда факторов, в том числе силы тока, электрического сопротивления тела человека и длительности протекания тока через него, рода и частоты тока, пути его прохождения, индивидуальных свойств организма и условий окружающей среды.

По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.

Ощутимый – это электрический ток, который при прохождений через организм вызывает ощутимое раздражение. В качестве этого критерия электробезопасности принят ток I=0,6  мА, который не вызывает нарушений деятельности организма. Допустимая длительность протекания такого тока через тело человека не более 10 минут.

Неотпускающий – ток, который при прохождении через тело человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, ноги или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. В качестве этого критерия электробезопасности принят ток I=6 мА. Длительность воздействия такого тока ограничивается защитной реакцией самого человека.

Фибрилляционный – ток, вызывающий при прохождений через организм фибрилляцию сердца – хаотические, разновременные и разрозненные сокращения мышечных волокон сердца и паралич дыхания.

При частоте тока 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 50 мА до 5 А, а среднее значение порогового фибрилляционного тока – примерно 100 мА. При постоянном токе средним значением порогового фибрилляционного тока можно считать 300 мА, а верхним пределом 5 А.

На степень поражения сильно влияет электрическое сопротивление тела человека, которое изменяется в очень больших пределах.

Наибольшим сопротивлением обладает верхний слой кожи толщиной около 0,2 мм, состоящий из ороговевших клеток. Удельное электрическое сопротивление сухой кожи равно 3∙10³-2∙10⁴ Ом∙м, а внутренних мышечных тканей – 200-300 Ом∙м. Повреждение рогового слоя (порезы, царапины, ссадины и другие микротравмы) может снизить сопротивление до значений, близких к значению внутреннего сопротивления, что увеличивает опасность поражения человека током.

Такое же влияние оказывает увлажнение кожи, а также загрязнение проводящей пылью или грязью.

Повышение напряжения приложенного к телу человека, в десятки раз уменьшает сопротивление кожи, а следовательно и полное сопротивление тела, которое приближается к своему наименьшему значению 300-500 Ом.

В качестве расчётных значений электрическое сопротивление тела человека принимают 1000 Ом при напряжении U = 50В и 6000 Ом при U = 36В.

В связи с большими различиями значений сопротивлений тканей человека и невозможностью заранее предвидеть место контакта тела человека с токоведущими частями оборудования, определить поражающую силу тока невозможно. Для оценки безопасных условий исходят из допустимых напряжений.

Безопасным напряжением считают напряжение 36 В(для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и электроинструмента в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В в особо опасных помещениях (при работах внутри котлов, металлических резервуарах и др.).

В производственных процессах используют два рода тока: постоянный и переменный. При напряжениях до 500 В опасность поражения переменным током выше чем постоянным. Переменный ток частотой 50 Гц представляет наибольшую опасность, а с повышением частоты эта опасность уменьшается.

Опасность поражения электрическим током зависит от условий выполнения работ в производственных помещениях. По степени опасности поражения людей электрическим током производственные помещения, согласно ПУЭ, подразделяют на помещения особо опасные, с повышенной опасностью и без повышенной опасности.

Особо опасные помещения имеют повышенную влажность (по производственным условиям относительная влажность в них приближается к 100%) или химически активную среду, которая постоянно или длительно разрушающе действует на изоляцию и токоведущие части. Возможно и одновременное Действие этих двух факторов, определяющих признаки повышенной опасности производственных помещений. Особо опасными помещениями являются пропиточные, гальванические, газогенераторные участки и отделения, душевые, прачечные, помещения для зарядки аккумуляторов и др. В них разрешается работать электроинструментом напряжением не выше 42В при обязательном применении средств индивидуальной защиты (диэлектрических перчаток, ковриков и др.). Переносные электрические светильники должны иметь напряжение не более 12В.

Помещения с повышенной опасностью – это такие помещения, в которых относительная влажность длительно превышает 75%; имеются токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные и др.) или токопроводящая пыль; температура воздуха длительно превышает +35°С ; установлены большие заземлённые металлические конструкции и возможно одновременное прикосновение человека к имеющим соединение с землёй металлоконструкций зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования – с другой. К таким помещениям относят кузнечные, механические, столярные производственные участки и отделения, неотапливаемые складские помещения и др. Напряжение электроинструмента и переносных электрических светильников, применяемых в помещениях с повышенной опасностью, не должно превышать 42В.

Помещениями без повышенной опасности являются все помещения, в которых отсутствуют факторы, определяющие особую и повышенную опасность помещений. Это служебные и бытовые помещения, отапливаемые склады и др.

Электроустановки вне помещений по степени опасности приравнивают к электроустановкам, эксплуатируемых в особо опасных помещениях.

Все электроустановки (трансформаторы, электрооборудование, электроприборы и т.п.) согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) по условиям электробезопасности разделяют на:

        электроустановки напряжением выше 1000В.

        электроустановки напряжением до 1000В.

        электроустановки с малым напряжением, не превышающим 42В.

  7.2.Опасность прикосновения к токоведущим частям в сетях с изолированной и глухозаземленной нейтралью. 

Степень поражения при прикосновении к токоведущим частям электрической сети зависит от схемы прикосновения человека, напряжения сети, режима нейтрали сети, качества изоляции токоведущих частей от земли и других факторов.

Наибольшую опасность представляет двухфазное (двухполюсное) прикосновение, при котором человек одновременно присоединяется к двум фазам электроустановки и оказывается под действием рабочего напряжения. Ток I_ч, проходящий через тело человека, будет зависеть в этом случае только от напряжения сети и электрического сопротивления тела человека (рис. 7.1).



Рис.7.1.

 В сети постоянного тока или однофазной сети ток через тело человека, А:

I = U_раб / R_ч

где U_раб – рабочее напряжение сети, В,

R_ч – сопротивление тела человека, Ом.

В трёхфазной сети при касании двух  линейных проводов:

I_ч = U_л / R_ч = √3U_ф / R_ч

где U _Л– линейное напряжение сети, В,

U_Ф – фазное напряжение сети, В.

Такое включение человека встречается достаточно редко, чаще имеет место однофазное прикосновение. В этом случае на протекающий через человека ток оказывает влияние режим нейтрали источника тока (изолированная или глухозаземлённая), сопротивление изоляции и ёмкость фаз относительно земли.



Рис.7.2.

В трёхфазной сети с изолированной нейтралью напряжением до 1000В (рис. 7.2а) при условии её малой протяжённости емкостным сопротивлением можно пренебречь, и тогда ток проходящий через человека:

I_ч = 3U_ф /(3R_ч + r_и)

Из приведённой формулы следует, что в неразветвлённых сетях небольшой протяжённости опасность поражения человека тем больше, чем ниже уровень изоляции (сопротивление изоляции проводов – r_и). относительно земли.

В сетях с глухозаземлённой нейтралью (рис. 7.2б) ток, который пройдёт через человека при его прикосновении к фазе, будет:

I_ч = U_Ф / (R_ч + R_о)

В этом случае при прикосновении к одной из фаз трёхфазной четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью человек оказывается практически под фазным напряжением.

  7.3.Опаснсть напряжения прикосновения и шага. 

При пробое или нарушении изоляции электроустановок (рис.7.3) их корпуса и соединённые с ними заземлители оказываются под напряжением. При прикосновении к любому корпусу электроустановки 1, 2, 3 возникает опасность поражения человека электрическим током. Ток, протекающий через корпус электроустановки и заземлитель, растекается по значительному объёму земли. В этом случае земля становится участком электрической цепи. Пространство вокруг заземлителя, где проходит растекание тока на землю, называют полем растекания.



Рис. 7.3.

Для выявления закономерности распределения потенциалов на поверхности земли в зоне растекания тока примем допущение что ток замыкания  I_з стекает в землю через полусферический заземлитель радиусом r, находящийся в однородном грунте с удельным сопротивлением ρ, Ом∙м. (Распределение потенциала на поверхности земли при растекании тока в грунте показан на рис. 7.4.).



Рис. 7.4.

Потенциал т.А, находящийся на расстоянии х_А от заземлителя можно определить из выражения:

                                        (7.1)

Из выражения ( 7.1 ) видно, что потенциал на поверхности земли вокруг полушарового заземлителя изменяется по закону гиперболы, уменьшаясь от максимального значения до нуля по мере удаления от заземлителя.

При попадании человека в зону растекания тока, он может оказаться под разностью потенциалов, которая существует между двумя точками земли, на которых стоит человек. Эту разность потенциалов между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называют напряжением шага.

Напряжение шага U_ш можно определить как разность потенциалов между точками А и В на поверхности земли (рис.7.3 ).



Напряжение шага зависит от ширины шага α, и расстояния х_А от места замыкания на землю. По мере удаления от места замыкания опасность шаговых напряжений уменьшается: U_ш1 › U_ш2 (рис. 7.3). На расстоянии около 20м от места замыкания шаговое напряжение  практически не представляет опасности. При шаге равном 0,8м вблизи места растекания тока шаговое напряжение может достигать 100 – 150В. Такое напряжение при протекании тока по пути «нога – нога» может вызвать судороги мышц ног, и человек может упасть на землю.

Для уменьшения шагового напряжения в зоне растекания тока человек должен соединить ноги вместе, и не спеша выходить из опасной зоны так, чтобы при передвижении ступня одной ноги не выходила за пределы другой.

Напряжением прикосновения называют напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или напряжение, приложенное к телу человека.

Корпуса электроустановок 1, 2, 3, которых может коснуться человек (рис.7.3), соединённых заземляющей шиной с заземлителем, при пробое изоляции окажутся под тем же потенциалом, что и сам заземлитель- _з

 Потенциал другой точки – это потенциал основания (земли) в том месте где стоит человек –  _осн

В этом случае напряжение прикосновения будет:



 Где – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающей форму потенциальной кривой при полусферическом заземлителе. При заземлителях другой формы коэффициент α₁ определяют из других выражений.

Таким образом, напряжение прикосновения для человека (рис.7.3.), касающегося заземлённого корпуса электроустановки и стоящего на земле, определяется отрезком ОС и зависит от формы потенциальной кривой и расстояния х между человеком и заземлителем: чем дальше от заземлителя находится человек, тем больше U_пр и наоборот.

При наибольшем расстоянии х = ∞, а практически при х ≥ 20м напряжение прикосновения имеет наибольшее значение:

U_ПР=U_З  ;

Это наиболее опасный случай прикосновения.

При наименьшем значении х, т.е. когда человек стоит непосредственно на заземлителе U_ПР=0, и .

Это безопасный случай, при котором человек не подвергается воздействию напряжения, хотя он и находится под потенциалом заземлителя.

При других значениях х в пределах 0…20м U_пр плавно возрастает от 0 до _з, а от 0 до 1  (пунктирная кривая на рис. 7.3.).

7.4. Организационные мероприятия и технические средства,

обеспечивающие безопасность работ в электроустановках. 

Обслуживание электроустановок, производство монтажных, ремонтных и наладочных работ требуют выполнения организационных и технических мероприятий, применения технических средств по предупреждению поражения человека электрическим током.

Объем и содержание организационных и технических мероприятий , а также  необходимые технические средства определяют исходя из рабочего напряжения установки, характера производственной среды и категории выполняемых работ.

Работы в действующих установках по мерам безопасности разбивают на 4 категории:

- при полном снятии напряжения;

- при частичном снятии напряжения;

- без снятия напряжения вблизи и на токоведущих частях, находящихся под напряжением;

- без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением

Правилами техники безопасности определены требования к персоналу, обслуживающему электроустановки.

7.5.Защита от поражения электрическим током при прикосновении к

нетоковедущим частям электроустановок.

 Для устранения опасности поражения током в случае прикосновения к корпусу электроустановки и к другим нетоковедущим металлическим частям, оказавшимся под напряжением в результате нарушения изоляции, применяют защитное заземление, зануление и защитное отключение.

Защитным заземлением называют преднамеренное электрическое соединение металлических нетоковедущих частей электроустановки, которые могут оказаться под напряжением, с заземляющим устройством.

Заземляющее устройство состоит из заземлителя и заземляющих проводников. Заземлителем является металлический проводник (электрод) или группа соединённых между собой проводников (электродов), находящихся в непосредственном соприкосновении с землёй. Заземляющим проводником называют металлический проводник, который соединяет заземляемые части электроустановки с заземлителем.

Принцип действия защитного заземления заключается в снижении до безопасных значений напряжений прикосновения. Это достигается путём уменьшения потенциала заземлённого оборудования, за счёт уменьшения сопротивления заземлителя.

При замыкании токоведущих частей на заземлённый корпус электроустановки он окажется под напряжением U_З=I_ЗR_З Человек при прикосновении к корпусу попадает под напряжение. Ток протекающий через тело человека будет



 Из этого выражения видно, что ток через человека можно уменьшить путём уменьшения сопротивления заземления R_з и коэффициента прикосновения  или увеличения общего сопротивления человека R_оч.



Рис. 7.5.

Защитное заземление применяют в трёхфазных сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. (рис. 7.5-а) и сетях напряжением выше 1000 В с заземлённой нейтралью. (рис. 7.5-б).

  Сопротивление заземляющего устройства Rз в таких случаях не должно быть больше нормированной величины. Эта величина зависит от напряжения электроустановки, мощности источника питания и является основным показателем, характеризующим пригодность защитного заземления для данных условий.

Согласно ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81 « ССБТ. Электробезопасность. Защитное заземление. Зануление » в электроустановках переменного тока напряжением до 1000 В в сети с изолированной нейтралью сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом. Если мощность источника питания (трансформатора, генератора) не превышает 100 кВ ·А, то сопротивление заземляющего устройства может достигать 10 Ом, но не более.

В электроустановках с напряжением выше 1000 В сопротивление заземляющего устройства должно быть не более 250/I_з (где I_з – ток замыкания на землю). При использовании заземляющего устройства одновременно и для электроустановок напряжением до 1000 В его сопротивление R_з = 125/I_з . Во всех случаях сопротивление R_з не должно превышать 10 Ом.

Сопротивление заземления измеряют не реже одного раза в год в периоды наименьшей проводимости :один раз летом при наибольшем просыхании почвы, один раз зимой при наибольшем промерзании почвы. Контроль сопротивления заземления проводят при помощи измерителей защитного заземления типов МС-08, М-416 и др.