- •Лабораторная работа №1 определение электрического сопротивления человека
- •Содержание работы
- •Действие электрического тока на организм человека
- •Применяемое оборудование
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок выполнения работы
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Анализ опасности поражения током в электрических сетях
- •Указания по технике безопасности
- •Применяемое оборудование
- •Порядок проведения работы
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Защитное заземление
- •Применяемое оборудование
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок проведения работы
- •I. Оценка эффективности защитного заземления в сети с изолированной нейтралью до 1000 в.
- •II. Оценка эффективности защитного заземления в сети с изолированной нейтралью до 1000 в при двойном замыкании на землю.
- •III. Оценка эффективности защитного заземления в четырёхпроводной сети с глухозаземлённой нейтралью напряжением до 1000 в.
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы и примеры
- •Литература
- •Применяемое оборудование
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок проведения работы
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы и задачи
- •Экспериментальная часть
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок выполнения работы
- •Контрольные вопросы
- •Расчёт уровня шума в помещении по корректированному уровню звуковой мощности
- •Способы защиты от шума
- •Методика определения уровня звуковой мощности источника
- •Описание лабораторной установки
- •Измерение уровня шума с помощью цифрового шумомера
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок проведения работы
- •Уровни шума и звуковой мощности (дБа)
- •Задание к экспериментальной части лабораторной работы
- •Исходные данные и результаты акустического расчёта для рабочих мест производственных помещений
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Приложение 1
- •Нормативные значения уровней шума
- •Тепловое излучение и защита от него
- •Применяемое оборудование
- •Указания по технике безопасности:
- •Порядок выполнения работы
- •Температура источника.
- •Интенсивность теплового облучения на рабочем месте (результаты измерений) Вт/ м2.
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Виды и системы освещения
- •Нормирование освещения
- •Требования к освещению рабочих мест на промышленных предприятиях
- •Группы административных районов по ресурсам светового климата
- •Расчёт и контроль освещения
- •Указания по технике безопасности
- •Применяемое оборудование
- •Порядок проведения работы
- •Порядок нормирования осветительных условий для заданной зрительной работы
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы и задания
- •Характеристики люминесцентных ламп
- •Литература
- •Приложение
- •Задание для нормирования осветительных условий
- •Задание для расчёта числа светильников
- •Коэффициенты использования
- •Характеристика отдельных категорий работ
- •Общие требования и показатели микроклимата
- •Оптимальные условия микроклимата
- •Оптимальные величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений [1].
- •Допустимые условия микроклимата
- •Допустимые величины показателей микроклимата на рабочих местах производственных помещений [1]
- •Оптимальные и допустимые нормы температуры, относительной влажности и скорости движения воздуха в обслуживаемой зоне общественных и административных зданий [4].
- •Мероприятия по предотвращению неблагоприятного воздействия микроклимата на организм человека
- •Указания по технике безопасности
- •Применяемое оборудование
- •Анемометр крыльчатый асо-3
- •Порядок выполнения работы
- •Отчёт должен содержать
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Характеристика шума
- •Нормирование шума
- •Способы защиты от шума
- •Описание лабораторной установки и приборов
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок проведения работы
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Инструкция пользования измерителем шума
- •1.Включение и установка переключателей прибора вшв-003-м2 для измерения уровня шума
- •2. Процесс измерения уровня шума
- •Часть I. Оценка эффективности устройства защитного отключения (узо), реагирующего на дифференциальный ток, в однофазной сети промышленной частоты с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 в.
- •Часть II. Оценка эффективности узо, реагирующего на ток нулевой последовательности, в трёхфазных сетях промышленной частоты с глухозаземлённой и изолированной нейтралями напряжением 380/220 в.
- •Введение
- •Узо, реагирующие на дифференциальный ток однофазных электроприёмников
- •Зависимость времени отключения узо от кратности дифференциального тока
- •Принцип действия узо в трёхфазных сетях
- •Применяемое оборудование
- •Указания по технике безопасности
- •Порядок проведения работы
- •Часть I Оценка эффективности узо в однофазных цепях сети с глухозаземлённой нейтралью напряжением 380/220 в.
- •Подготовка стенда.
- •Определение максимального отключающего дифференциального тока (I откл) и сравнение его с уставкой (I n) исследуемого узо.
- •Задание по оценке эффективности узо в однофазной сети 380/220в с глухозаземлённой нейтралью
- •Зависимость отключающего дифференциального тока от сопротивлений изоляции в зоне защиты (r2) и вне зоны защиты (r1)
- •Определение эффективности узо при прямом прикосновении вне зоны защиты, т.Е. До расположения узо.
- •Реакция человека на протекание электрического тока
- •Эффективность срабатывания узо при прямом прикосновении вне зоны защиты узо
- •Определите эффективность узо при косвенном прикосновении в зоне действия узо (корпус не заземлён).
- •Оценка эффективности узо при косвенном прикосновении в зоне защиты
- •Оценка эффективности узо при косвенном прикосновении
- •Часть II. Оценка эффективности узо в трёхфазных сетях напряжением 380/220 в.
- •Подготовка стенда.
- •Определение отключающего дифференциального тока iΔоткл
- •Зависимость значения отключающего дифференциального тока от сопротивлений изоляции фазных проводов относительно земли в зоне защиты
- •Определите эффективность узо при косвенном прикосновении в зоне действия узо (корпус не заземлен) для сети с изолированной нейтралью.
- •Определите эффективность узо при косвенном прикосновении в зоне действия узо (корпус заземлён).
- •Содержание отчёта
- •Контрольные вопросы
- •Литература
- •Сопротивление многослойной земли
- •Признаки климатических зон для определения коэффициента сезонности
- •Защитное заземление
- •Расчёт заземлителя
- •Применяемое оборудование
- •1 Часть. Измерение удельного сопротивления грунта
- •2 Часть. Получение зависимости значения коэффициента использования от расстояния между электродами
- •3 Часть. Получение зависимости значения коэффициента использования от количества электродов
- •4 Часть. Измерение сопротивления заземлителя
- •Порядок проведения работы
- •1 Часть. Измерение удельного сопротивления грунта
- •2 Часть. Получение зависимости коэффициента использования от расстояния между электродами
- •3 Часть. Получение зависимости коэффициента использования от количества электродов
- •4 Часть. Измерение сопротивления заземлителя
- •Содержание отчёта
- •Измеренные значения тока и напряжения
- •Расчётные значения
- •Результаты измерения сопротивления
- •Расчётные значения коэффициентов использования
- •Результаты измерения напряжения и тока
- •Исходные данные
- •Контрольные вопросы
МИНИСТЕРСТВО НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНСТВО ОБРАЗОВАНИЯ
__________________
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ИНСТИТУТ «МЭИ»
_________________________________________________________
Бурдюков Д.А., Королев И.В., Копылова Л.Н., Иванов А.В., Павлова Г.И., Медведев В.Т., Боровкова А.М., Малышев В.С., Каралюнец А.В., Чувирова С.А., Щербачева О.С., Федорова Е.В., Озерова Н.В., Кондратьева О.Е., Монахов А.Ф.
Безопасность жизнедеятельности
Лабораторный практикум
Для студентов обучающихся в МЭИ
по всем направлениям подготовки
Под редакцией: Кондратьевой О.Е.
МОСКВА Издательский дом МЭИ 2018
Лабораторная работа №1 определение электрического сопротивления человека
Цель работы
Используя физическую модель, определить зависимость сопротивления тела человека от некоторых параметров электрической цепи (напряжения, рода и частоты тока) и параметры элементов его эквивалентной схемы.
Содержание работы
Определить значения пороговых ощутимых, неотпускающих и фибрилляционных токов - переменного с частотой 50 Гц, постоянного и выпрямленных - однополупериодного и двухполупериодного.
Определить зависимость сопротивления тела человека от частоты приложенного напряжения.
Определить зависимость сопротивления тела человека от значения приложенного напряжения.
Определить значения параметров эквивалентной схемы сопротивления тела человека, используя результаты экспериментов.
Действие электрического тока на организм человека
Тело человека является проводником электрического тока. Проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только её физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, присущими лишь живой материи.
В живой ткани нет свободных электронов и поэтому она не может быть уподоблена металлическому проводнику, электрический ток в котором представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.
Большинство тканей тела человека содержит значительное количество воды (до 65% по весу). Поэтому живую ткань можно рассматривать как электролит, т. е. раствор, разлагающийся химически при прохождении по нему тока, и, таким образом, считать, что она обладает ионной проводимостью. Помимо этого, в живой ткани имеет место явление межклеточной миграции (перемещения) энергии, т. е. резонансный перенос энергии электронного возбуждения между возбуждённой и невозбуждённой клетками. Поэтому можно предположить, что живая ткань обладает также электронно-дырочной проводимостью, свойственной полупроводникам.
Таким образом, тело человека можно рассматривать как проводник особого рода, имеющий переменное сопротивление и обладающий в какой-то мере свойствами проводников первого рода (полупроводники) и второго рода (электролиты).
А это значит, что сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов: состояния кожи (сухая, влажная, чистая и т.п.); площади контактов (т.е. площади электродов, приложенных к телу человека); места приложения электродов; значения силы тока, протекающего через человека; значения приложенного напряжения; рода и частоты тока и продолжительности его воздействия.
Проходя через организм человека, электрический ток производит следующие виды действия:
термическое действие – проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве до высоких температур внутренних тканей человека, что вызывает в них серьёзные функциональные расстройства;
электролитическое действие – проявляется в разложении органической жидкости, в том числе и крови, что вызывает значительные нарушения их физико-химического состава;
механическое действие – приводит к разрыву тканей и переломам костей;
биологическое действие – проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей в организме, а также в нарушении внутренних биоэлектрических процессов, присущих нормально действующему организму; с биологической точки зрения исход поражения человека электрическим током может быть следствием тех физиологических реакций, которыми ткани отвечают на протекание через них электрического тока.
Человек начинает ощущать действие проходящего через него тока малого значения 0,6 ÷ 1,5 мА при переменном токе с частотой 50 Гц и 5 ÷ 8 мА при постоянном токе. Эти значения являются границами или порогами, с которых начинаются области ощутимых токов, и носят название пороговых ощутимых токов. Выпрямленные токи одно- и двухполупериодные содержат постоянную и переменную составляющие, каждая из которых оказывает специфическое действие на организм человека, но измерительный прибор на стенде показывает значение лишь для постоянной составляющей.
Ток, вызывающий при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется неотпускающим током, а наименьшее его значение – пороговым неотпускающим током. Значения пороговых неотпускающих токов у различных людей различны. Они различны также у мужчин и женщин. Средние значения их составляют: для мужчин 16 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин (соответственно) – 11 и 50 мА.
Ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца, называется фибрилляционным током, а наименьшее его значение - пороговым фибрилляционным током. Пороговый фибрилляционный ток зависит от многих факторов, в том числе от массы тела человека и колеблется в пределах 50 ÷ 400 мА (при 50 Гц). Среднее его значение принято считать равным 100 мА при 50 Гц и 300 мА при постоянном токе.
Значения пороговых токов являются исходными данными для разработки критериев электробезопасности в первую очередь – допустимых значений напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека.
При прикосновении к токоведущим или токопроводящим частям электроустановок, находящимся под напряжением, человек включается в электрическую цепь и может рассматриваться как элемент этой цепи.
Значение сопротивления тела человека требуется знать при разработке защитных мер от поражения электрическим током, анализе условий электробезопасности, а также расследований несчастных случаев.
Электрическое сопротивление различных тканей тела человека неодинаково: кожа, кости, жировая ткань, сухожилия и хрящи имеют относительно большое сопротивление, а мышечная ткань, кровь, лимфа и особенно спинной и головной мозг – малое сопротивление. Например, удельное объёмное сопротивление сухой кожи составляет 3‧103 – 2‧104 Ом‧м, а крови 1 – 2 Ом‧м при частоте тока 50 Гц.
Сопротивление тела человека (рис.1.1а) можно условно считать состоящим из трёх последовательно включённых сопротивлений: двух одинаковых сопротивлений наружного слоя кожи (эпидермиса) – 2‧Zн, которые в совокупности составляют так называемое наружное сопротивление тела человека, и одного – внутреннего сопротивления тела RВ, которое включает в себя сопротивление внутренних слоёв кожи и сопротивление внутренних тканей тела.
Сопротивление каждого наружного слоя кожи состоит из двух параллельно включённых сопротивлений: активного
(1.1)
зависящего от удельного объёмного сопротивления эпидермиса, значения которого находятся в пределах 104 – 105 Ом‧м, а также от площади электрода S (м2) и толщины эпидермиса d (м) и ёмкостного, которое обусловлено тем, что в месте прикосновения электрода к телу человека образуется как бы конденсатор с некоторой ёмкостью CH, мкФ (рис.1.1б). Обкладками этого конденсатора являются электрод и хорошо проводящие ток ткани тела человека, лежащие под наружным слоем кожи, а диэлектриком, разделяющим обкладки, является эпидермис.
Обычно это плоский конденсатор, ёмкость которого зависит от площади электрода S (м2), толщины эпидермиса d (м) и диэлектрической проницаемости эпидермиса ε, которая в свою очередь зависит от многих факторов: частоты приложенного напряжения, температуры кожи, наличия в коже влаги и др. При токе 50 Гц значения e находятся в пределах от 100 до 200. Ёмкость конденсатора, Ф:
(1.2)
где: Ф/м – электрическая постоянная.
Как показывают опыты, СН колеблется в пределах от нескольких сотен пикофарад до нескольких микрофарад.
Значение активной составляющей внутреннего сопротивления RВ Ом, зависит от длины и поперечного сечения участка тела, по которому проходит ток, а также от удельного объёмного сопротивления внутренних тканей организма rв, усреднённое значение которого при токе с частотой до 1000 Гц составляет 1,5 – 2,0 Ом‧м.
Внутреннее ёмкостное сопротивление. Живую клетку можно представить себе, как оболочку с весьма малой проводимостью, заполненную жидкостью, хорошо проводящей ток. Эта клетка окружена такой же жидкостью. Очевидно, что в этом случае образуется элементарный конденсатор, который и обусловливает ёмкостную проводимость клетки. Однако эта проводимость оказывается незначительной по сравнению с довольно большой ионной проводимостью клетки и ею без особой погрешности можно пренебречь.
Полное сопротивление тела человека в комплексной форме Zh, кОм, в соответствии с эквивалентной схемой, показанной на рис.1.1б, выражается следующей зависимостью:
(1.3)
а в действительной форме
(1.4)
Здесь: ZН – полное сопротивление наружного слоя кожи в комплексной форме, Ом; =2f – угловая частота, 1/с; f – частота тока, Гц.
Из выражений (1.1) и (1.2) видно, что с уменьшением частоты сопротивление тела человека возрастает и при f = 0, т.е. при постоянном токе, сопротивление тела человека имеет наибольшее значение и оказывается равным сумме активных сопротивление обоих слоёв эпидермиса и внутренних тканей тела:
(1.5)
где Rh0 – сопротивление тела человека постоянному току, кОм.
С ростом частоты Zh уменьшается (за счёт уменьшения ёмкостного сопротивления) и при f= 2,5 ÷ 5 кГц ненамного отличается от внутреннего сопротивления, а при 10 кГц можно считать, что наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току, и, следовательно,
(1.6)
Эквивалентную схему (рис. 1.1б) можно упростить, представив сопротивление тела человека как параллельное соединение Rh=2RH+RB и ёмкости Ch=0,5CH, которые назовём соответственно активным сопротивлением и ёмкостью тела человека (рис.1.1в).
Рис.1.1. К определению электрического сопротивления тела человека:
а – схема измерения сопротивления (1 – электроды; 2 – наружный слой кожи – эпидермис; 3 – внутренние ткани тела (включая нижний слой кожи – дерму)); б – эквивалентная схема сопротивления тела человека (RH – активное сопротивление наружного слоя кожи; CH – ёмкость образовавшегося конденсатора; RB – сопротивление внутренних тканей тела); в – упрощённая схема (Rh – активное сопротивление тела; Ch – ёмкость тела).
В этом случае выражение полного сопротивления тела человека в действительной форме будет, кОм,
(1.7)
Из этого выражения можно определить значение СН, мкФ,
(1.8)
Повышение напряжения, приложенного к телу человека, сопровождается уменьшением полного сопротивления тела человека Zh, которое в пределе приближается к наименьшему значению сопротивления внутренних тканей тела RB. Уменьшение Zh происходит в основном за счёт уменьшения сопротивления кожи, что в свою очередь объясняется влиянием ряда факторов, в том числе ростом тока, проходящего через кожу, пробоем наружного слоя кожи и др.