Лекция Лекции 2
Работа добавлена на сайт bukvasha.net: 2015-10-29Поможем написать учебную работу
Если у вас возникли сложности с курсовой, контрольной, дипломной, рефератом, отчетом по практике, научно-исследовательской и любой другой работой - мы готовы помочь.
Предоплата всего
от 25%
Подписываем
договор
Безопасность жизнедеятельности
Лекция №1
Электробезопасность.
Система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающая безопасность и здоровье работающих при воздействии электрического тока, электрической дуги, э-м поля.
Лекция № 2
Действие электрического тока проявляется в термическом, электролитическом и динамическом действиях. Вызывает также биологическое действие, присущее только живым организмам.
Электрический ток – опасный антропогенный производственный фактор. Травма – резкое, внезапное изменение здоровья человека.
Особенность действия электрического тока.
1. Электрический ток мы не ощущаем органами чувств.
2. Пролонгированное действие электрического тока.
Все многообразие действия электрического тока можно условно свести к 3 видам электротравм.
1. Местные электротравмы – 20%. Ярко выраженное нарушение целостности ткани.
2. Электрические удары – 25%. Общие электротравмы, имеющие общее воздействие на организм человека.
3. Смешанные травмы – 55%
Местные электротравмы
1. Электрические ожоги разных степеней – наиболее тяжело поддается лечению.
2. Электрические знаки – уплотнения кожи в местах приложения электрода.
3. Металлизация кожи – вкрапление в кожу расплавленного металла.
4. Механические повреждения – сокращения мышц при захвате токоведущими частями руки.
5. Электроофтальмия – из-за ультрафиолетового потока в дуге – конъюнктивит.
Электрические удары
1. Не потерял сознание
……………….
4. Клиническая смерть
Критерии электробезопасности
ГОСТ 12.1.038 – 82
Первичные критерии электробезопасности
1. Пороговый ток ощущения: 50 Гц – 0,5…1,5 мА, ¾ 5…7 мА. На основании этого критерия устанавливаются предельные токи и напряжения при нормальной работе электроустановки.
2. Пороговый не отпускающий ток: 50 Гц – 10…15 мА, ¾ 50…70 мА. На основании этого критерия устанавливаются предельные токи и напряжения при длительной работе в аварийном режиме. На основании этого установлено 50 Гц 36 В, 6мА. Эффект не отпускания характерен для переменного тока, для постоянного тока он наблюдается в переходных процессах.
3. Пороговый ток фибрилляции – наименьшее значение тока, при котором наступает фибрилляция сердца: 50 Гц – 100 мА, ¾ 300 мА. На основании этого критерия устанавливаются предельные токи и напряжения в аварийном режиме работы в зависимости от времени воздействия. При воздействии 0 – 1 сек.: Iн = 50/T – ток, который вызывает фибрилляцию сердца у 0,05% испытуемых (все для промышленных установок). В Америке Iн = 165/ÖT
4. При токах более 3 – 4 А сердце, минуя стадию фибрилляции, останавливается; все, что более 1 сек., считается длительным воздействием.
Электрическое сопротивление тела человека
Полное электрическое сопротивление тела человека имеет нелинейную зависимость от ряда факторов, в том числе:
1. от состояния кожи
2. от параметров электрической цепи, куда включен человек
3. от факторов окружающей среды
4.
R » 100 Ом – 1 МОм, причем большее сопротивление соответствует более здоровому человеку.
|
|
|
|
|
|
|
RН – активное сопротивление наружного слоя кожи
СН – емкость образовавшегося конденсатора
RН = 10 – 100 кОм
СН = 1 пФ
RВ – активное сопротивление
RВ = 300 – 700 Ом
Лекция № 3
Zполн = 2×Zполн + RВ = 2/(1/RН + jw×CН) + RВ
|Zплон| = Ö(4×RН×(RН+RВ)/(1+(RН×СН×w)2) +RВ2)
|
|
|
RН = 2×RН + RВ
СН @ 0,5×СН
|Zполн | = RН/Ö(1+(RН×СН×w)2)
Факторы, влияющие на сопротивление тела человека.
1. Состояние кожи
а) Повреждение рогового слоя кожи Rh ® RВН
б) Увлажнение кожи – подсоленная вода ¯ R на 30 – 50%, а дистиллированная – на 15 – 30%
в) Потовыделение – раствор солей
г) Загрязнение кожи
2. Параметры электрической цепи
а) Место приложения электрода
в) Значение напряжения, приложенного к телу человека
| |||
д) Площадь, приложенных к телу человека электродов
На больших частотах площадь влияет меньше
е) Длительность прохождения тока через тело человека
Если воздействие длится 1 – 2 мин, Rh ¯ на 10 – 40 %.
3. Факторы окружающей среды
а) температура
б) давление
в) влажность
4. Физиологические факторы
а) пол
б) возраст
в) сердечно-сосудистая система
г) дерматология
д) психофизическое состояние человека
Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током
1. см. критерии электробезопасности
2. время воздействия
а) чем больше время, тем хуже
б) совпадение времени воздействия тока с фазой T кардиоцикла
| |||||
| |||||
в) род тока и частота
Несмотря на то, что с частоты полное сопротивление тела ¯, поражение электрическим током неоднозначно.
г) путь прохождения тока
Наиболее опасные пути прохождения тока:
1. голова — руки
2. голова — ноги
Наиболее частые пути прохождения тока:
1. рука — ноги
2. рука — рука
3. нога — нога
Через сердце проходит больший ток при «правая рука — ноги»
е) индивидуальные свойства человека
Классификация электроустановок и помещений по опасности поражения электрическим током – книга Долина.
Явление растекания тока в земле
Электрическое замыкание на землю – случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями, имеющими связь с землей.
Преднамеренное замыкание на землю называется заземлением.
jЗ = IЗ×RЗ,
где:
jЗ – потенциал заземлителя
IЗ – ток, стекающий в землю
RЗ – сопротивление заземлителя растеканию тока (не сопротивление лома, воткнутого в землю)
Распределение потенциалов на поверхности земли (потенциальная кривая)
Характер распределения потенциалов вблизи заземлителя зависит от: IЗ, конфигурации заземлителя, их взаимного расположения. Размеры электродов от нескольких метров до нескольких километров.
Полушаровой заземлитель, расположенный на поверхности земли.
Допущения:
1. Ток стекает в землю через одиночный заземлитель, полусферической формы.
2. Заземлитель находится в однородном изотропном грунте.
3. Удельное электрическое сопротивление грунта >> удельного электрического сопротивления материала заземлителя.
4. Не учитываем поверхностный эффект
В объеме грунта возникает поле растекания.
Плотность тока j = IЗ/(2×p×х2)
Выделим dx : dU = Е×dx
Напряжение точки А – потенциал точки А относительно бесконечно удаленной точки с j = 0.
jА = UА = х∫¥ dU
Электрическое поле 50 Гц может рассматриваться как стационарное.
Е = j×r
jА = х∫¥ Еdх = х∫¥ IЗ×r/(2×p×х2)dх = IЗ×r/(2×p×х)
jЗ = jМАХ = IЗ×r/(2×p×R); jMIN = 0 при х ® ¥
Грунт, лежащий вблизи заземлителя, потенциал которого не равен нулю, называется зоной растекания. Грунт с потенциалом, равным нулю, называется электрической землей. Зона растекания тока ограничивается 20 метрами.
Сопротивление заземлителя растеканию тока.
1. Собственное сопротивление заземлителя (сопротивление лома).
2. Переходное сопротивление в месте контакта заземлителя с грунтом.
3. Сопротивление грунта, лежащего вблизи заземлителя
1 и 2 можно пренебречь.
dRрастек = r×dx/(2×p×х2)
Rрастек = R∫¥ r×dx/(2×p×х2) = r/(2×p×R) = r/(p×D)
Сопротивление оказывает только грунт, лежащий вблизи заземлителей, между ними сопротивление не оказывает.
jЗ = IЗ×r/(2×p×R) = IЗ× RЗ
Явление растекания тока с групповых заземлителей, сопротивление групповых заземлителей (книга Долина).
Напряжение прикосновения.
Разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, падение напряжения в теле человека.
a1
В общем виде Uh = jЗ×a1
a1 – коэффициент напряжения прикосновения; a1 ≤ 1
a1 зависит от формы потенциальной кривой, от взаимного расположения человека и заземлителя.
Чтобы учесть сопротивление растекания с ног человека:
jЗ×a1 = Ih×(Rh + Rосн) = (Uh / Rh)×(Rh + Rосн)
|
a2 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий растекание тока с основания, на котором стоит человек.
Uh = jЗ×a1×a2
Напряжение шага – разность потенциалов между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.
UШ = IШ×RШ
UШ = jх – jх+а; а = 0,8 м
UШ = jЗ×b1 – часть потенциала заземлителя, коэффициент напряжения шага.
b1 = (jх – jх+а) / jЗ <1
b1 в зависит от формы потенциальной кривой и взаимного расположения человека и заземлителя
Напряжение, приложенное к телу человека: jЗ×b1 = Ih×(Rh + R’осн)
R’осн — сопротивление растеканию тока с обоих ног человек.
UШ = jЗ×b1/(1+ R’осн/Rh) = jЗ×b1×b2
b2 – коэффициент напряжения шага, учитывает растекание тока с основания, на котором стоим человек.
UШ = jЗ×b1×b2
Uh = jЗ×a1×a2
Напряжение прикосновения опаснее, чем напряжение шага, т. к. a1 > b1, a2 >> b2
Надо уменьшить сопротивление заземлителя, путь снижения a1 – выравнивание потенциалов.
Анализ электробезопасности различных сетей.
Опасность поражения электрическим током в различных электрических сетях, оцениваемое напряжением соприкосновения, зависит от:
1. Значения напряжения сети
2. Режима нейтрали сети
3. Сопротивление изоляции проводов относительно сети
4. Емкость проводов относительно сети
Схемы включения человека в электрическую цепь.
TN – C
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
| ||||||||||||||
TN – S
IT
|
Двухфазное прикосновение Ih = Ö3×Uф/Rh
При однофазном прикосновении ток значительно меньше.
Однофазные сети.
Однофазная сеть, изолированная от земли, нормальный режим работы.
| ||||||||||||
| ||||||||||||
| ||||||||||||
Ток через тело человека существенно зависит от сопротивления изоляции относительно земли. Опаснее прикасаться к проводу, имеющему большее сопротивление относительно земли.
|
|
|
|
|
| ||||
Лекция №
Однофазная сеть с заземленным выводом (нормальный режим работы).
а) R0 << Rh, R1, R2 Uh » U Ih = Uh /(Rh + R0) » U/Rh
б) Uh = Iнагр×RОА
Трехфазные сети
" трехфазную сеть можно представить в виде схемы замещения.
UО – напряжение нейтральной точки относительно земли.
YA = gA + jbA Gh = 1/Rh
YВ = gВ + jbВ gA = 1/RA
YС = gС + jbС bA = wA×CA
IA, IB, IC – токи утечек в нормальном режиме работы сети.
Y0 – проводимость нейтральной точки относительно земли.
I0 = IA + IB + IC + Ih
U0Y0 = (UA – U0)×(YA + Gh) + (UB – U0)×YB + (UC – U0)×YC
UA = UФ, UB = UФ×a2, UC = UФ×a
a = ej2p/3 – фазный множитель, характеризующий сдвиг на 1200.
U0 = UФ×(YA + YB×a2 + YC×a + Gh) / (YA + YB + YC + Y0 + Gh) (*)
Uh = UA – U0 (**)
Решив систему, получаем:
Uh = UФ×(YB×(1-a2) + YC×(1-a) + Y0) / (YA + YB + YC + Y0 + Gh)
Ih = Gh×Uh
YA = YB = YC = Y
Ih = UФ×Gh×(3Y + Y0) / (3Y + Y0 + Gh)
Трехфазная сеть с изолированной нейтралью.
Сеть типа IT.
RA = RB = RC = R
CA = CB = CC = C Z = 1/(1/R + jw×C)
Ih = Uф /(Rh + Z/3)
Чем больше сопротивление провода, которого коснулся человек, тем меньше ток через тело человека.
а)
RA = RB = RC = R
CA = CB = CC = 0 Z = 1/(1/R)
Ih = Uф /(Rh + R/3)
Такие сети применяются там, где необходима высокая электробезопасность.
б)
RA = RB = RC = R
CA = CB = CC = ¥
Ih @ Uф / Rh
Таким образом, по мере возрастания длины сети опасность сети возрастает.
Трехфазная сеть с изолированной нейтралью, аварийный режим работы.
Предположим, что фазный провод В замкнут на землю (RЗ).
А) человек прикоснулся к фазному проводу В.
IЗМ = UФ / (RЗ + Z/3) RЗ << Rh
Uh = UФ× RЗ / (RЗ + Z/3) при a1 = a2 = 1
На этом принципе основана защита «защитное шунтирование».
Б) человек коснулся исправного провода.
Uh = Ö3×UФ Ih = UЛ / (RЗ + Rh)
Трехфазная сеть с заземленной нейтралью.
Сеть типа TN.
Y0 >> YA, YB, YC
Нормальный режим работы: Ih = UФ / (Rh + R0) @ UФ / Rh
Аварийный режим работы: КЗ на фазе В.
а) человек касается фазного провода В
Uh = IЗМ×RЗМ×a1×a2 = UФ× RЗМ /(R0 + RЗМ)×a1×a2
В основном R0 << RЗМ Uh @ UФ
б) человек касается исправного фазного провода
UЛ ≥ Uh ≥ UФ
RЗМ << R0 R0 << RЗМ
Лекция №
Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током.
Классификация:
По принципу действия:
1. Технические способы и средства, снижающие напряжение прикосновения.
2. Технические способы и средства, ограничивающие время воздействия на человека.
3. Технические способы и средства, ограничивающие доступ к токоведущим частям.
| Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током | ||
| Защита от прикосновения | Защита при прикосновении | Защита при замыкании на корпус |
| - защитные оболочки - электрозащитные ограждения - безопасное расположение работающих и механизмов - индикация напряжения и сигнализация об опасности поражения током - изолирование рабочего места - защитная изоляция (рабочая, дополнительная, двойная, усиленная) - электрозащитные средства (предохранительные приспособления) | - защитное отключение - применение малых напряжений - защитное разделение сетей - защитное шунтирование - выравнивание потенциалов - защитное изолирование рабочего места | - защитное заземление - зануление - защитное отключение - выравнивание потенциалов - защитное разделение сети - применение малых напряжений - применение двойной изоляции - компенсация токов замыкания на землю |
Защитное заземление
ПУЭ ГОСТ 12.1.030 – 81; ПТБ
Преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в месте замыкания на корпус с целью снижения Uпр и Uш.
Назначение защитного заземления: снижение вероятности поражения током при замыкании на корпус.
Принцип заземления: снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага за счет снижения потенциала заземленного оборудования (подбор Rз) и за счет выравнивания потенциалов (изменение l1).
А) RЗ = ¥
Uh = Uф×Rh/(Rh + Z/3)
Б) RЗ = есть IЗ = Uф/(RЗ + Z/3)
UЗ = Uф×RЗ/(RЗ + Z/3)
Uh = UЗ×l1l2
Заземление будет эффективным, если, подбирая RЗ, снизим Uh до безопасного значения.
Сеть типа TNC
IЗ = UФ/(RЗ + R0)
UК = UЗ = UФ× RЗ /(RЗ + R0)
Uпр = UЗ×l1l2
В сети с заземленной нейтралью защитное заземление в качестве единственной защиты не используется.
Область применения: сети до 1000 Вольт. Сети трехфазные, трехпроводные, с изолированной нейтралью; однофазные сети, изолированные от земли; сети постоянного тока с изолированной средней точкой источника питания. Сети напряжением более 1000 вольт, там только заземление.
Типы заземляющих устройств.
Заземляющие устройства – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. В зависимости от взаимного расположения заземлителя и заземляемого оборудования различают 2 типа заземляющих устройств.
1. Выносное З.У. (сосредоточенное)
2. Контурное З. У.
1.
Классификация автоматических устройств
1. По типу входного сигнала
– прямого действия (Ih, Uh)
– косвенного действия l (t) = f (Ih)
2. По типу входного сигнала и сложности их использования
– простые (1 сигнал)
– сложные (много сигналов, зависящих друг от друга)
– комбинированные (несколько сигналов, не зависящих друг от друга, и имеющих различную физическую природу)
3. По конструкции
– моноблочные
– блочные
4. По числу исполняемых функций
Устройство защитного отключения
ГОСТ 124155-85 ГОСТ Р50807-95
УЗО – для автоматического отключения установки при однофазном прикосновении к частям, находящихся под напряжением, недопустимым для человека или при возникновении в электроустановке Iут (замык.), превышающих заданное значение.
По виду входных сигналов УЗО реагирует на:
- несимметрию фаз I0 нулевая последовательность
- напряжение корпуса
- ток на землю
- несимметрию Uф относительно земли
- оперативные токи – накладываются на рабочий ток эл. устройства
- комбинированные УЗО
Область применения – сети с заземленной нейтралью до 1000 В.
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
| |||||||||||||
Iå =Ih + DI – TN-C
DI = Uф (YAi + a2×YBi +a×YCi)
В TN–C проводимость проводов вне зоны защиты не влияет на значение входного сигнала
Если Iå =Ih проводимости в зоне зашиты симметричны.
| |||
Выбор параметров УЗО:
Уставка Iуст = Ih длит = 10 мА
Iуст < 10 мА - перезащита
Iуст > 10 мА – недозащита
Iуст зависит от Iнагрузки
Iуст > 10 мА уменьшаются ложные срабатывания
Выбор времени срабатывания УЗО
- в сети с изолированной нейралью Ih = Ö3×Uф/Rh
- в сети с заземленной нейралью Ih = Uф/Rh
Ih = 50/T
УЗО, реагирующее на потенциал корпуса
| |||||
ОК – отключающая катушка, РН – реле напряжения, IЗ×RЗ = jЗ, jК>jК допуст à отключение потребителя от сети.
При меняется в том случае, когда зануление или заземление изначально ненадежны.
Уставка: jуст = jК допуст
Uh допуст = jК×a1×a2
Достоинства: простота
Недостаток: мало функциональное, неселективное, без самоконтроля.
RВ нужно включать вне зоны растекания тока от RЗ (исключается ложное срабатывание)
Защитное шунтирование.
| ||||
В момент времени t0 произошло однофазное прикосновение, через человека протекает ток Ih=Uф/(Rh+Z/3). В момент времени t1 происходит замыкание фазного провода, которого коснулся человек, при этом ток через человека снижается до значения отпускающего. В момент времени t2 происходит отключение фазы от земли, а в интервале времени t2 – t1 происходит освобождение человека.
При прикосновении человека происходит перераспределение напряжения фаз относительно земли. Uф, которой коснулся человек, однозначно меньше напряжения опережающей фазы.
Устройство выбора фазы для замыкания работает со следующей логикой:
1. ¯ Uф, которой касается
2. Uф, опережающей
Применение малых напряжений
Малое напряжение ~ < 42 В
U = 10, 12, 24, 36, 42 В
На постоянном токе U = 110 В
БСНИ – безопасное сверхнизкое напряжение ~ 50 В
Применение малого напряжения не обеспечивает полную безопасность.
Требования к источникам – либо автономные источники, либо понижающие трансформаторы, имеющие гальваническую развязку и имеющие защиту от перехода напряжения с высокой стороны. Можно применять электромашинный преобразователь.
Применение: в особо опасных помещениях, при проведении строительных работ.
Электрическое разделение сетей.
Разветвленные сети с изолированной нейтралью, имеющие большую емкость и малое сопротивление изоляции.
Ih = Uф/(Rh+r/3)
Потребитель подключается через разделительный трансформатор. Ограничение применения большие массогабаритные трансформаторы. В соответствии с ПУЭ можно подключать к ним не более одного потребителя. Запрещается в разделительном трансформаторе заземлять или занулять нейтраль на вторичной стороне, либо заземлять выводы этой вторичной обмотки.
Защита от опасности при переходе напряжения с высшей стороны трансформатора на низшую.
Защита специальным предохранителем.
U = Uм + UЗ U = Uм + UЗ/2
Контроль изоляции
- не осуществляет защиты от поражения электрическим током
- измерение Rизол с целью выявления дефектов и предупреждения замыканий на землю и КЗ
2 вида контроля:
- периодический контроль (оперативный)
- ПКИ (постоянный контроль изоляции)
Периодический осуществляется с помощью МЕГАОМЕТРА.
Для определения типа изоляции нужно знать Uраб à Rизол доп à измерение на определенном пределе à U à Rизол с помощью мегаометра
Мегаометр на сеть – оперативное U – Rизол
Недостатки:
– требуется выключенная сеть
– измерение в дискретные промежутки времени
– измерение на постоянном токе (отличны от реальных значений на переменном)
ПКИ – измерение Rизол под рабочим напряжением в течении всего времени работы электроустановки с действием на сигнал – сложное устройство, реагирует на оперативный ток с действием на сигнал.
Защитное изолирование.
- рабочая изоляция обеспечивает работоспособность установки
- дополнительная изоляция – дополнение к рабочей для защиты от поражения электрическим током
- двойная изоляция – рабочая + дополнительная
- усиленная изоляция – эквивалентна двойной
Компенсация емкостной составляющей токов замыкания на землю.
Если Ссети = 0,3 мкФ/фаза, то полная проводимость фазных проводов мало отличается от емкостной. Дальнейшее Rизол не приведет к сопротивления проводов относительно земли.
Между нейтральной точкой и землей включают компенсационную индуктивность (в резонанс с емкостью).
| |||||||
| |||||||
Воздействие ЭМП на человека и окружающую среду.
Электрическое поле создает электрический заряд (неподвижный)
Магнитное поле создается движущимся зарядом.
Е, H – напряженности D – диэлектрическое смещение, B – магнитная индукция.
Скорость распространения ЭМВ в среде V = c/sqrt(m×e)
Полный спектр ЭМВ.
ДВ 1 – 104 Гц
РВ 104 – 3×1010 Гц
Поддиапазоны ВЧ 100 кГц – 30 МГц
УВЧ 30 МГц – 300 МГц
СВЧ 300 МГц – 300 ГГЦ
ИКВ 3×1010 – 4×1011 Гц
Свет 4×1014 – 7,5×1014 Гц
УФВ 7,5×1014 – 7,5×1016 Гц
Рентген 7,5×1016 – 2×1019 Гц
gизлуч 2×1019 – 1021 Гц
Космические лучи > 1021 Гц
Линейные среды – параметры среды не зависят от значений ЭМП
Источники ЭМП:
- атмосферное электричество
- радиоизлучение Солнца и галактик
- ЭМП Земли
- Радиотехника и связь
- Металлургия
- Эл-тех промышленность
- Эл-термич. установки
- Интроскопические методы исследования
- ОРУ,ЗРУ
- ЛЭП > 330 кВ
- Соленоиды
- Постоянные магниты
- Электромагниты
Биологическое действие ЭМП промышленной частоты.
Будем говорить об интенсивности электрического поля промышленной частоты. Интенсивность м/п при U> 330 кВ.
Биологические эффекты накапливаются, в результате возможно развитие отдаленных эффектов: рак крови, опухоль мозга …
При 50 Гц можно констатировать, что эл. и магн. Поля не связаны между собой, поэтому их воздействие можно рассматривать отдельно. При 50 Гц поглощение м/п в 50 раз меньше, чем электрического.
Электроустановки на 50 Гц – электрическое квазистатическое поле.
Поле является неравномерным, несимметричным, т. к. образовано электродами различной формы.
Тепловое и информационное воздействие – возбудимость ЦНС рефлекторное воздействие поля, тормозной эффект – прямое воздействие на спиной и головной мозг. Основной фактор – индуцированный в теле человека ток.
Напряженность эл. поля зависит от ряда факторов:
- напряжение электроустановки
- расстояние от точки, в которой определяют напряженность и токоведущими частями
- высоты размещения над землей токоведущих частей
Для уединенного, ¥ длинного прямолинейного проводника, заряженного равномерно по длине
Е = t/(2×p×e0×m) В/м
t - линейная плотность заряда
e0 – 8,85×10-12 Ф/м
m – кратчайшее расстояние от провода, в котором определяют напряженность. Вектор Е совпадает по направлению с линией, соединяющей точку и провод.
Если взять трехпроводную трехфазную воздушную линию: Е=с×Uф/(4×p×e0)×К
Через человека, находящегося вблизи электроустановок, постоянно стекает электрический ток. Если он изолирован от земли, через него все равно течет ток. В обоих случаях значение тока почти одинаково.
Значение тока зависит от:
- Uном
- Местонахождения человека
ОРУ 500 кВ I~ = 250 мкА
Iср = 135 мкА
ОРУ 750 кВ Imax = 350 мкА
Iср = 180 мкА
Около опоры несколько мкА, около провдов 500 – 700 мкА. Вдали от проволов 100 – 150 мкА
Нормирование воздействия электрического поля промышленной частоты.
Степень отрицательного воздействия эл. поля можно оценить по:
- количеству поглощаемой телом человека энергии эл. поля
- напряженности поля, там где находится человек
С точки зрения удоьства измерения нормируемой величиной является Е
Длительное значение тока, протекающего через тело человека 50 – 60 мкА (ГОСТ 10.1002 – 84)
Предельный уровень напряженности 25 кВ/м
Пребывание в электрическом поле до 5 кВ/м допускается без применения средств защиты.
5 – 25 кВ/м ограничение пребывания по времени.
- 20 – 25 кВ/м время < 10 мин.
- 5 – 20 кВ/м t = 50 /Е – 2 à Е = 50/t + 2
При нахождении персонала в зоне различной напряженности время пребывания
Tпр = 8×(tE1/TE1 + … + tEn/TEn)
Tпр – приведенное время, эквивалентное по биологическому действию эффекту пребывания в эл. поле в нижней границе нормируемой напряженности.
TEn – допустимое пребывание, соответствующее напряженностям.
Tпр £ 8 часов
- до 5 кВ/м – без ограничения времени
- от 5 до 10 кВ/м – 3 часа
- от 10 до 15 кВ/м – 90 мин
- от 16 до 20 кВ/м – 10 мин
- от 20 до 25 кВ/м – 5 мин
Прогнозирование радиационной обстановки при ядерной катастрофе
ЯК – аварии на предприятии ядерного цикла; ядерный взрыв.
При прогнозировании обстановки:
1. определение (уточнение) закона спада уровня радиации Д – доза, Р = dД/dt экспозиционная доза
2. определение дозы внешнего g-излучения
3. определение допустимого времени пребывания людей на местности, зараженной радиоактивными веществами при заданной дозе облучения
4. определение времени входа в зону заражения при заданном значении дозы облучения и продолжительности работы
1. При делении ядерного топлива образуется несколько сот радионуклидов с разными периодами полураспада (T1/2). В общем случае состав этой смеси неизвестен, поэтому говорим об усредненном значении показателя спада:
Рt2 = Рt1×(t2/t1)-n, где Рt1 и Рt2 – уровни радиации во времена t1 и t2; n – показатель спада уровня радиации.
| ||||
| |||
2. Определение дозы внешнего g-излучения
Р = dД/dt при неизвестном составе оценивается только внешнее g-излучение
Д = t1∫t2 Р(t)dt = t1∫t2 Р1(t/t1)-ndt = P1/t1-n× t1∫t2 t-ndt = P1/t1×1/(1-n)×t1-n ∣t1t2 = P1/(t1×(1-n))×(t21-n – t11-n) = 1/(1-n)×(P2×t2 – P1×t1)
Для ядерного взрыва: Д = 5×P1×t1 - 2×P2×t2
Для ядерной аварии: Д = 2×P1×t1 - 2×P2×t2
Доза до полного распада (при n = 1,2): Д¥ = 5× P1×t1 – атомный взрыв
Д¥ = ¥ - атомная авария
3. Определение допустимого времени пребывания
Тдоп = tk - tm tk = t1 tm = t2
Д = Ддоп Рк = Р1 Рм = Р2
Время входа для оптимального входа, чтобы не поздно и не рано
Лекция №14
1.
Звук — колебательное движение упругой среды, распространяется волнообразно
Шум — беспорядочное сочетание звуков различной частоты и различной интенсивности
Инфразвук — 20 Гц — Звук — 20 кГц — Ультразвук
Характеристики шумовых полей
Физические характеристики шумового поля
1)
Звуковое давление — разность давлений в возмущенной и невозмущенной среде
P = Pмгн × P0 [Па] [H×м]
Pмгн — мгновенное давление
P0 — давление в невозмущенной среде
2)
I — энергия переносимая перпендикулярно-направленной звуковой волной в секунду через поверхность 1 м2 — интенсивность
I = P2 / (r × C)
r — скорость распространения звука
r × С — удельное акустическое сопротивление среды
3)
W = ∫ I dS
W = S I = 2 p r2 I [Вт] — открытое пространство (отсутствие отраженного звука)
I = W / (2 p r2)
Iотр = 4 W / A
А — характеристика помещения (облицовочные материалы) — общее звукопоглащение
a = (Iпад – Iотр) / Iпад
a = 0 … 1
a = 0 — падающий и отраженный звуки одинаковы
a = 1 — полностью поглащается материалами
А = a1 S1 + … an Sn
a1…n — звукопоглощение различных поверхностей
S1…n — площадь
I = W / (2 p r2) + 4 W / A
Уровень интенсивности через абсолютное значение интенсивности
LI = 10 × lg (I / I0)
LP = 20 × lg (P / P0)
I0, P0 — порог слышимости, при различных источниках шума изменяется по давлению в 108 раз и по интенсивности 1016 раз
Человеческое ухо способно реагировать на относительное изменение интенсивности пропорционально логарифму количества энергии раздражителя.
Складывать уровни звукового давления нельзя. Перейти от уровня к интенсивностям
P = P0 × 10 0,05 Lp
IS = I1 + I2 … In = I0 Si=1n ( 10 0,1 LIi )
Звуковая мощность и звуковое давление можно представить в виде суммы синусоидальных
колебаний определенной
частоты. Каждое такое
синусоидальное колебание можно характеризовать среднеквадратичным значением и частотой.
Частотный спектр.
В зависимости среднеквадратичного значения от частоты (по характеру спектра) шумы подразделяют на:
— низкочастотные (максимум находится ниже 400 Гц)
— среднечастотные (400 – 1000 Гц)
— высокочастотные (выше 1000 Гц)
Для измерения шума используют различные шумомеры
— микрофон
fгр = √(fнижн × fверх)
Актава — fверх / fнижн = 2
Нормирование шума
ГОСТ 1.003-83
Классификация шумов
По характеру спектра:
— широкополосные (непрерывный спектр шириной более 1 актавы)
— тональные (узкий спектр)
По временным характеристикам:
— постоянные шумы (за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 dB по шкале А) [dBA]
— непостоянные шумы (колебающиеся во времени – меняющиеся непрерывно – на 5 dB с интервалом 1 с и более
— импульсные шумы состоят из одного или нескольких сигналов длительностью менее 1 с
При нормировании шума исходят из допустимых (терпимых) условий
1) Для постоянного шума нормируют уровни звукового давления в dB в активных полосах частот 63, 122 Гц … до 8000 Гц (8 актавных полос)
2) Для ориентировочных оценок. Нормированный уровень звука в dB по шкале А измеряемый по временной характеристике медленношумомера: для компьютера (без принтера) – 50 dBA
Нормирование непостоянного шума
Приводится к постоянному по эквивалентному уровню энергии (в dBA)
Способы защиты от шума
по Белову
Обеспечивается за счет:
1) разработка шумобезопасной техники
2) применение коллективных способов защиты
3) применение индивидуальных способов защиты
Методы и способы:
1) уменьшение шума в источнике
2) изменение направленности излучения
3) рациональная планировка цехов предприятий
4) акустическая обработка помещений
5) уменьшение шума на пути его распространения
6) применение индивидуальных средств защиты
Лекция №15
Инфразвук
Колебания среды с f < 20 Гц
Распространяется на очень большие расстояния, так как поглощение в нижних слоях атмосферы очень мало 8×10 –6 дБ/км. Естественные источники: землетрясения, подводные взрывы, бури, компресоры, ЭП, дизельные установки, электропровода и любые машины с числом рабочих ходов < 20 в сек.
При воздействии возникает головная боль
100 – 120 дБ – вызывает осязаемое движение базабанных перепонок, понижается острота слуха, зрения.
С увеличением уровня инфразвука появляется чувство вибрации внитренних органов.
Низкочастотные колебания >150 дБ не переносятся человеком.
Нормирование инфразвука (по санитарным нормам и правилам)
1) Уровень звукового давления, значения которого в актавах 2, 4, 8, 16, 31.5 не более 90 дБ
Внутри здания инфразвук не нормируется
Допускается оценка уровня инфразвука в дБ по шкале А или линейной шкале.
Методы и средства защиты от инфразвука.
Существенно отличаются от способов защиты от шума
1) Уменьшение инфразвука в источнике (подбирая режимы работы оборудования), чтобы fосн импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона При выборе конструкций предпочтение отдают малогабаритным машинам с большой жесткостью.
2) Применение звукоизоляции инфразвука. На практике представляет очень сложную задачу, так как требует очень сложную конструкцию. Этот способ практически не применяется.
3) Применение глушителей. Хороший эффект. Звук распространяется по определенному тракту.
4) Применение механических преобразователей частоты. Модуляция инфразвуковых колебаний осуществляется с помощью ультразвуковой сирены, которая устанавливается на пути распространения волны.
5) Метод звукопоглощения. Там где есть источники устанавливают единичные звукопоглотители.
Ультразвук
f > 20 кГц
Ультразвук делится на два диапазона:
1. от 11,2 до 100 кГц, распространение ультразвука происходит воздушным и контактным путем.
2. от 100 кГц до 1 ГГц Ультразвук распространяется только контактным путем. Длина волны очень маленькая, создаются ультразвуковые лучи, которые на малой площади дают очень большое звуковое давление.
Очистка деталей, гидролокация, ускорение химических реакций, медицина, сварка.
Естественные источники: различные животные, природные явления.
Нормирование ультразвука по ГОСТ.
Уровни звуковых давлений в двух диапазонах частот:
1) 11 – 20 кГц — 75 – 110 дБ;
2) 20 –100 кГц — не более 110 дБ.
Воздействие на человека: операторы ультразвуковых установок.
1. Функциональные нарушения центральной нервной системы;
2. Изменяется кровенное давление, состав и свойства крови;
3. Головные боли, быстрая утомляемость;
4. Потеря слуховой чувствительности.
Способы защиты от воздействия ультразвука.
1. При передаче через воздух:
– использование более высоких рабочих частот;
– изготовление оборудования в звукоизолирующем исполнении (обклейка эластичными материалами;
– установка специальных экранов;
– установка источников в отдельных помещениях.
2. При контактном воздействии:
– исключение контакта человека с этой установкой;
– специальные индивидуальные средства защиты (вибрационнные перчатки, виброизолирующие покрытия).
Защита от воздействия вибраций.
Под вибрацией понимается движение механической системы при котором происходит постоянное увеличение и уменьшение во времени значения по крайней мере одной координаты.
Причины
Возникают при работе машины и неуравновешении силовых воздействий
Источники: возвратнопоступательные движения системы (кривошипношатунные механизмы), неуравновешанные вращающиеся массы, удары деталей (в подшипниковых узлах, зубья шестеренок)
Неуравновешанные силы появляются из-за дисбаланса.
Причины дисбаланса: неоднократность вращения, несовпадение центра масс и оси вращения, деформация деталей при неравномерном нагреве, при холодной и горячей посадке.
Лекция 16.
Воздействие вибрационных связей с колебательными связями с внешними периодическими воздействиями на механизм системы.
Кинематические причины: движение транспорта по неровной поверхности.
Основные параметры вибрации:
1. Амплитуда, (период) виброперемещения Xm
2. Амплитуда виброскорости Vm
3. Амплитуда виброускорения am
В общем случае параметры являются функцией времени.
Спектры колебаний: непрерывные; дискретные.
Обычно имеют в виду действующие значения параметров
Среднеквадратичное значение
Рассматривают уровни скорости, ускорения:
где V – среднеквадратичное значение виброскорости м/с
V0 – опорная виброскорость = 5 × 10 –8 м/с
При суммировании складываются среднеквадратичные скорости.
ГОСТ 12.1012.78
Классификация вибраций:
1) по способу передачи на человека:
(1)
(2) Локальная вибрация – через руки человека.
2) по направлению действия:
(1) Вдоль оси ортогональной системы координат
(2) Вдоль оси ортогональной системы координат Xp, Yp, Zp
(рисунок отбойного молотка с осями Xp, Yp, Zp)
(3) Общие вибрации по источнику возникновения подразделяются на:
1)) транспортная, которая возникает при движении машины по местности
2)) транспортно-технологическая вибрация, возникающая при работе машин, выполняющих технологические операции в стационарном исполнении и при перемещении по специально-подготовленной части производственного помещения
3)) технологическая, возникающая при стационарной работе механизмов
Плечевой пояс
1) Тела обладают массой, но не деформируются
2) Пружины идеальные, которые лишены массы и трения
3) Вязкие связи и демфиры оказывают сопротивление пропорционально скорости.
На частотах до 100 Гц — это упрощение оправдано.
До 100 Гц человека можно рассматривать как линейную систему.
Такая модель имеет определенные резонансы.
Глазное яблоко 30 – 80 Гц
Плечевой пояс 4 – 5 Гц
Сомкнутая кисть 50 – 200 Гц
Брюшная полость 4 – 8 Гц
Для большинства органов 6 – 9 Гц за исключением некоторых
Колебания именно с этой частотой вредны
Вибрационные воздействия в диапазоне 10 –1 – 10 5 Гц разделяют на три области частот:
1) низкочастотная – меньше 1 Гц – качка (укачивание)
2) 1 – 80 Гц
3) более 80 Гц
Для 1) экспериментальные факторы не позволяют увязывать феномен качки как частота, длительность. Влияют индивидуальные свойства, направление взгляда. Этот диапазон остался вне нормирования.
3 диапазон остался вне нормирования. Вибрационный эффект теряет свой характер при увеличении частоты.
Очень сильная зависимость от локальной точки приложения вибрации.
Виброболезнь приводит к устойчивой инвалидности. Связана со спазмами сосудов, начиная с фаланг пальцев до сердца. Нарушение кровоснабжения. В суставах откладываются соли — артриты, артроз.
Нормирование вибраций. В соответствии с ГОСТ и санитарными нормами.
Гигиеническими характеристиками вибраций является: среднеквадратичное значение виброскорости в м/с, либо ее логарифм; уровни в октавных полосах частот со среднегеометрическими частотами 1, 2, 4, 8, … 1000 Гц.
Вибрация нормируется для каждого установившегося направления, для различного вида работ, помещения.
Защита от воздействия вибрации.
(1) Воздействие на источник вибрации.
1) Предпочтение отдается кинематическим схемам при которых процессы вызванные ударами, ускорениями были бы исключены или предельно снижены. Большое значение имеет выбор рабочих режимов, балансировка вращающихся деталей.
2) Отстройка от режимов резонанса. Необходимо отстроить собственную частоту колебаний отдельных узлов, агрегатов, деталей от частоты вынуждающей силы. То есть изменение массы, добавление ребер жесткости.
3)
4) Гашение вибрации. Установка источника вибрации на фундамент, массу которого выбирают таким образом, чтобы амплитуда перемещения подошвы фундамента 0,1 – 0,2 мм в любом случае
5) Динамическое виброгашение. Собственная частота виброгасителя f1 настраивается на f. В m1 возникают колебания в противофазе. Недостаток: перенастройка при изменении m. Виброгасители: маятниковые, пружинные, плавающие.
6) Достигается изменением конструкции машин за счет увеличения жесткости.
7) Виброизоляция. Заключается в уменьшении передачи колебаний от источнику к защищаемому объекту – виброизоляторы. Вводится дополнительная упругая связь.
8) Активная виброзащита. Вводится дополнительный источник энергии в систему, который позволяет регулировать во времени уровень вибрации.
(2) Индивидуальные средства защиты:
1) Перчатки, руковицы
2) Обувь и так далее.
Методы анализа риска.
Термины опасность, надежность, риск часто путают.
Риск — вероятность человеческих потерь.
Лекция №17.
Риск — частота реализации опасности (1/T) — вероятность наступления опасного события с наступлением события А.
Индивидуальный риск — риск поражающих воздействий определенного вида, возникающий при реализации вполне определенной опасности в определенной точке пространства.
Социальный риск — зависимость риска событий, состоящий в поражении определенного числа людей, подвергаемых поражающим воздействиям определенного вида от этого числа людей. Характеризует мосштабность того или иного события.
Риск [последствия / время] = частота [события / время] величина [последствия / событие]
50 млн/год — число автомобильных аварий
10 –3 — летальных исходов в аварии
Риск 50 × 10 3 летальных исходов в год
Для одного человека 50 × 10 3 / = 2,5 × 10 –4 летальных исходов в год
200 × 10 6 — число населения.
Теория безопасности и теория риска должна давать методы, которые позволяют:
1. Выявить наиболее рискованные звенья сложных технических систем и подсказывает возможности оптимальных путей их замены.
2. Анализировать развитие событий в случае отказа тех или иных систем, чтобы уменьшить их последствия.
Автомобильный транспорт 3 × 10 –4 летал/год
Электрический транспорт 2 × 10 –4 летал/год
Воздушный транспорт 9 × 10 –6 летал/год
В разных задачах риск либо вероятность возникновения аварийной ситуации, либо масштаб.
В принятии решения по риску принимают участие:
1. технические эксперты.
2. представители отдельных групп, заинтересованных в данных решениях.
На субъективность восприяния риска влияет множество факторов:
– сочетание благ от технологии с оценкой последствий от аварий;
– распределение угрозы во времени (люди относятся терпимее к мелким авариям);
– контроллируемость;
– добровольность;
– новизна.
1. Предварительный анализ опасности.
Всю систему разбивают на подсистемы для того, чтобы выявить, какие из них представляют большую опасность:
1) выявление источников опасности
2) определение частей системы, которые могут вызвать опасное состояние
3) анализу подвергают те части, которые представляют опасность
Выполнение ПАО (предварительный анализ опасности)
На этапе ПАО анализируют и последовательность событий, которые могут привести к катастрофическим последствиям.
ПАО завершается определением системы в целом по критерию минимизации воздействий опасных, особоопасных факторов.
2. Выявление последовательности опасных ситуаций
Построение деревьев событий и отказов.
Предварительно оговаривая условия проявления в системе. Событие может быть оговоренособытием и действием. Событие не всегда связано с отказом. Отказ — событие, которое вызвано дефектом или ненормальной работой системы.
Рассмотрим пример построения дерева отказа электроустановки.
П = P / Рузо
Порядок проведения количественного анализа
1) На основе изучения статистических данных, причин и обстоятельств опасных событий описывается опасное состояние
2) Составляем дерево опасных состояний, позволяющее проследить формирование опасного события через опасное состояние установки, человека, средств защиты
3) Составляется модель (вероятности), в которой роль того или иного элемента оценивается по вероятности
4) Математическая модель
5) На основании статистики определяются вероятности опасных состояний
6) Количественная оценка
Лекция 18
Электрические установки питающиеся от сети напряжением до 1 кВ с изолированной нейтралью.
В состав электрической установки входит несколько потребителей электроэнергии. Применяется защитное заземление, возможно применение УЗО.
АБ – безопасное состояние
АП – поражение электрическим током
А1 – состояние электроустановки: находится под рабочим напряжением
А2 – прикосновение человека к нетоковедущим частям
А3 – замыкание фазного провода на корпус одного из потребителей электроэнергии
А4 – отказ заземления (обрыв провода, недопустимое увеличение сопротивления заземления)
А5 – низкое сопротивление изоляции фазных проводов относительно земли
А6 – низкое сопротивление человека
А7 – случайное прикосновение человека к токоведущей часте
А8 – замыкание двух фаз проводов на различные корпуса электроустановок
А9 – отказ максимально-токовой защиты
А10 – отказ УЗО, реагирующего на оперативный ток
Состояния (перечисленные), которые формируют опасное событие (поражение электрическим током) являются случайными, следующие одно за другим в случайные моменты времени – потоки случайных событий.
1. Стационарные потоки – среднее число событий, попадающих на единичный участок времени, остающийся постоянным для всего рассматриваемого времени. Те же потоки являются потоками, составляющими события без последствий, т. е. для 2 – х любых непересекающихся участков времени число событий, попавших на один участок не зависит от числа событий, попавших на другой участок времени. Такой поток явл. ординарным, т. е вероятность попадания на один участок двух и более событий по сравнению с одним пренебрежительно мало.
Р = l × DТ
l - интенсивность – среднее число потоков в единицу времени
l = const[число событий \ ед. времени]
