Охрана труда и техника безопасности (стр. 4 из 7)
Сила тока, проходящего через человека, Iч (в А), и напряжение прикосновения Uпр(в В) для первого случая (рис. 1, а) определяются по формулам
Где U – фазное напряжение сети;
r1, r2 – сопротивление изоляции проводов относительно земли, при расчетах обычно принимают r1=r2=r;
Rq – общее сопротивление тела человека, складываемое из сопротивлений тела, обуви и пола, на котором стоит человек.
В этом случае емкость проводов сети относительно земли принята равной нулю (сеть небольшой протяженности).
Анализ этих формул позволяет сделать практически полезные выводы. Опасность поражения человека при неизменном фазном напряжении зависит от сопротивлений тела человека и изоляции проводов относительно земли. Для обеспечения безопасности людей используют изолирующие свойства полов и обуви.
При аварийном режиме один из проводов сети может оказаться замкнутым на землю (см. рис. 1,б). Человек, прикоснувшийся к другому проводу, оказывается под напряжением, равным почти полному напряжению сети, а следовательно, опасность поражения человека током значительно возрастает.
Действительно, при замыкании провода 2 на землю сопротивление r2шунтируется сопротивлением в месте замыкания провода r3 на землю, которое мало по сравнению с r1и RЧи может быть принято равным нулю (r2 = 0), тогда
При заземленной фазе сопротивление одного из проводов сети относительно земли можно принять равным сопротивлению заземления R3.
В случае прикосновения человека к изолированному проводу (рис. 1, в)
Откуда
Но RЧ ≥ R3, тогда этот случай сводится ко второму варианту включения человека (рис. 1,б), рассмотренному выше (по нормам R3 ≤ 10 Ом).
При прикосновении к заземленному проводу (рис. 1, г) человек попадает лишь под небольшое напряжение, равное потере напряжения в заземленном проводе на участке от места заземления до места касания. Следовательно, сила тока будет равна
Тогда
Где Iи – сила тока нагрузки;
Zпр – полное сопротивление заземленного провода.
Опасность поражения человека при прикосновении к сетям постоянного тока оценивается так же, как и для сетей переменного тока.
Трехфазные сети, согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ), при напряжении до 1000 В применяются или как трехпроводные сети с изолированной нейтралью или как четырехпроводные сети с заземленной нейтралью. При напряжении выше 1000 В, согласно ПУЭ, применяют сети трехпроводные с изолированной или заземленной нейтралью.
Поскольку методический подход к оценке опасности прикосновения к сетям с незаземленной и заземленной нейтралью одинаков, достаточно проанализировать две сети, показанные на рис. 2.
Для случая, показанного на рис. 2,а, при r1= r2= r3= r и емкости проводов относительно земли, равной нулю (короткие
Рис. 2. Схема возможных прикосновений человека к трехфазной сети:
а – трехпроводной с изолированной нейтралью, нормальный режим; б – то же, аварийный режим; в – четырехпроводной с заземленной нейтралью, нормальный режим; г – то же, аварийный режим.
сети), анализ выделенной стрелками цепи с подключенным трансформатором и нагрузками RЧ, r1, r2, r3 приводит к выражению
Откуда
Таким образом, в сетях с изолированной нейтралью опасность поражения для человека, прикоснувшегося к одной фазе в период нормальной работы сети, определяется сопротивлением проводов и человека. С увеличением этих сопротивлений опасность уменьшается.
При аварийном режиме (рис. 2,б), когда возникло замыкание фазы 3 на землю через малое сопротивление r3, сила тока составит
Откуда
Так как RЧ ≥ r3, можно считать, что при аварийном режиме человек окажется почти под линейным напряжением. Следовательно, этот случай значительно опаснее первого.
При нормальном режиме сети с заземленной нейтралью (рис. 2, в) сила тока в выделенной стрелками цепи, в которой фазное напряжение приложено к сопротивлениям RЧ и R3. определится выражением
Откуда
Таким образом, если человек прикоснется к одной из фаз трехфазной четырехпроводной сети с глухозаземленной нейтралью, то он окажется практически под фазным напряжением (R3≤ RЧ) и сила тока, проходящего через человека при нормальной работе сети, практически не изменится с изменением сопротивления изоляции и емкости проводов относительно земли.
При аварийном режиме (рис. 2, г), так же как и в предыдущем случае, человек окажется под линейным напряжением сети.
Кроме рассмотренных выше случаев включения человека в электрическую сеть представляет опасность так называемое шаговое напряжение. Причиной появления шагового напряжения является образование электрических потенциалов на поверхности земли в пределах поля растекания тока замыкания Iа в грунте, возникающего при падении электрического провода на землю, замыкании токоведущих частей на заземленный корпус, использовании земли в качестве провода и т. п.
Величина потенциала и характер распространения на поверхности земли зависят в основном от электрических свойств и однородности грунта, формы заземлителей и силы тока.
На рис. 3 показано лучами растекание тока в однородном изотропном грунте через полусферический одиночный заземлитель.
Рис. 3. Растекание тока в грунте через полусферический заземлитель.
Распределение потенциалов на поверхности земли от места замыкания в точке А определяется выражением
Выражение (а) является уравнением гиперболы. Для других форм заземления конфигурация кривой будет отличаться от гиперболы. Шаговым напряжением Uш называется разность потенциалов между двумя точками на поверхности земли в зоне растекания тока, которые находятся на расстоянии шага а = 0,8 м. Как следует из рис. 3, в точке А величина Uш=макс, а в точке x =20 м, величина Uш=0.
4.Виды ионизирующих излучений. Действие ионизирующих излучений на людей. Отличие действия электромагнитных излучений радиочастот от действия ионизирующих излучений.
Энергия излучения, поглощенная веществом, вызывает процессы возбуждения и ионизации. Возбуждение - это переход электрона в атоме на более высокий энергетический уровень, а ионизация - это отрыв одного или нескольких электронов от атома.
Ионизирующее излучение подразделяют на электромагнитное и корпускулярное. Электромагнитное излучение состоит из сгустков энергии - фотонов. Фотоны не имеют массы и заряда, и теряют энергию, проходя через вещество. Энергию одного фотона можно вычислить по формуле: Е = hv, где h - постоянная Планка.
Ионизирующее и неионизирующее излучения различаются только энергией отдельных фотонов, а не общей энергией дозы. Связь длины волны электромагнитного излучения (лямбда) с его частотой (ню) описывается уравнением с = лямбда*ню, где с - скорость света. Таким образом, длина волны обратно пропорциональна частоте.
К электромагнитному излучению относят рентгеновское и гамма-излучение (длина волны порядка 1/10000000000 м, или 1 ангстрема). Они отличаются только источником: рентгеновское излучение - это результат преобразования кинетической энергии электронов при взаимодействии с атомами вещества, а гамма-излучение образуется при распаде радионуклидов.
Энергия фотона рентгеновского или гамма-излучения в килоэлектронвольтах (кэВ) равна 12,4/лямбда, где лямбда - длина волны в ангстремах.
Корпускулярное излучение - это поток частиц: электронов, тяжелых заряженных частиц (например, протонов, альфа-частиц, отрицательных пи-мезонов) или нейтронов. Частицы имеют определенную массу и заряд (кроме нейтронов, которые заряда не имеют). Заряженные частицы могут ускоряться в электрическом поле. Электроны (бета-частицы) имеют небольшую массу и отрицательный заряд и могут разгоняться почти до скорости света. В тканях они быстро теряют скорость и проникают лишь на небольшую глубину, поэтому электронно-лучевую терапию часто используют для лечения некоторых заболеваний кожи. Протоны заряжены положительно; их масса составляет около 1 (в атомных единицах массы) и превышает массу электронов почти в 2000 раз. При столкновении с веществом протоны теряют энергию и быстро останавливаются. Максимум потерь энергии и ионизации приходится на небольшой участок в конце пробега протонов, называемый пиком Брэгга. Глубина расположения пика Брэгга зависит от энергии протонов. Альфа-частицы - это ядра гелия, состоящие из двух протонов и двух нейтронов. Из-за большой массы и заряда они могут проходить через вещество, только обладая огромной кинетической энергией; в большинстве случаев для защиты от альфа-частиц достаточно листа бумаги.