ИНСТРУКЦИЯ для всех работников по электробезопасности
- Общие
требования безопасности.
1.1 Электрический ток, проходя через
тело человека, может поразить отдельные участки тела в виде ожогов и
металлизации кожи или воздействовать на нервную систему и мышцы, в результате
чего могут произойти судороги мышц, остановка дыхания, фибриляция
( беспорядочное подёргивание сердечной мышцы ) и
остановка сердца, что в свою очередь, может привести к смертельному исходу.
1.2 Влияние электрического тока на
различных людей зависит от целого ряда условий. Так, сопротивляемость
человеческого тела значительно понижается, когда он работает в условиях
повышенной влажности и высоких температур ( свыше +30 С ), когда человек
потный, когда кожа и одежда загрязнены металлической пылью или увлажнены, когда
человек утомлён, расстроен, раздражён, находится в нетрезвом состоянии .Особенно опасно попадание под напряжение, людей страдающих
нервными и сердечными болезнями, так как они имеют чрезвычайно пониженную
сопротивляемость электрическому току .
1.3 Люди уравновешенные, со здоровым
сердцем и нервной системой, сухим, чистым телом, а также в трезвом состоянии
имеют большую сопротивляемость току .
1.4 Сопротивление сухой неповреждённой
кожи человека может быть до 80 000 Ом, сопротивление внутренних органов
составляет 800 — 1000 Ом, поэтому расчетное сопротивление человека
электрическому току принимается равным 1000 Ом. ( 1
кОм ).
1.5 Безопасным для организма человека
можно считать переменный ток силой не выше 0,05 А ток силой более 0,05 — 0,1 А
опасен и может вызвать смертельный исход .
1.6 Безопасным напряжением для человека
считается напряжение 42 В в нормальных условиях и 12
В в условиях повышенной опасностью (
сырость, высокая температура, металлические полы и др. ).
1.7 Производственные помещения по
наличию в них условий для поражения людей электротоком подразделяются на три
категории: особо опасные, с повышенной опасностью и без повышенной опасности . Помещения особо опасные характеризуются наличием
одновременно двух или более признаков: высокой влажностью, высокой температурой
( более 30 С ), токопроводящей пыли, токопроводящих полов, стен и др. Помещения
с повышенной опасностью характеризуются одним из вышеперечисленных признаков .
В помещениях без повышенной опасности указанные признаки отсутствуют.
1.8 Поражение человека электрическим
током возможно в следующих случаях:
а) когда человек прикоснулся к
конструкциям, находящимся под напряжением, или к одному проводнику
электрического тока, а сам стоит на земле или токопроводящей конструкции;.
б) когда человек прикоснулся руками
или другими частями тела одновременно к двум проводникам электрического тока,
независимо от того стоит ли он на токопроводящей конструкции. Прикосновение к
токопроводящим частям, находящихся под напряжением, вызывает судорожное
сокращение мышц, в следствии этого пальцы
пострадавшего, держащего провод руками могут так сильно сжиматься, что
высвободить провод из его рук становится невозможным .
1.9 Всё электрическое оборудование и
электрические приёмники, металлические корпуса рубильников и распределительных
пунктов, ящиков должны иметь надёжное защитное заземление .
1.10
Токоведущие
части электрического оборудования, рубильников, распределительных щитов должны
иметь надёжные кожуха, двери, не имеющие открытых отверстий, щелей и закрывающиеся
на запорное устройство .
1.11
Электропроводка
должна выполнятся изолированными проводами и подвешиваться на высоте не менее
2,5 метров, если рабочее напряжение в проводе более 42 В.
1.12
Всем
работникам КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩАЕТСЯ
заменять перегоревшие электролампы, плавкие вставки и другие элементы
электропроводки и электрооборудования, а так же самостоятельно пытаться
устранить неисправность электроприёмников. Данные
виды работ производит только электромонтёр.
1.13
Все
работники автохозяйства, работающие с электроинструментом или электрооборудованием,
обязаны пройти обучение и сдать экзамены на соответствующую группу допуска по электробезопасности, соответствующей их специальности.
2
Требования безопасности перед началом работы.
2.1 Для
предотвращения случаев попадания работников под напряжение и поражения их электрическим
током, необходимо выполнять следующие мероприятия:
2.2 Обращать внимание на предупредительные знаки и
надписи по электробезопасности.
2.3 Самовольное
снятие предупредительных знаков, плакатов, а также включение электроустановок
при их наличии — ЗАПРЕЩЕНО!
2.4 Если перед
выполнением работ необходимо включать рубильники или другие включающие пункты ( в помещениях с повышенной опасностью или особо опасных, а
также в помещениях с влажной средой ), то работающие должны быть снабжены
средствами индивидуальной защиты:
а)
диэлектрические перчатки
б)
диэлектрические коврики
в)
диэлектрические калоши ( боты ) .
Эти
средства должны быть проверены и иметь клеймо, в котором указана дата, до
какого срока разрешено их использование и на какое напряжение
.
2.5 Перед
началом работы ручным электроинструментом, необходимо проверить его на наличие
трещин в корпусе. Кабель для подключения ручного электроинструмента в сеть, не должен
иметь заломов и задиров изоляции, вилка не должна
иметь сколов. Разрешается работать только при соблюдении этих требований.
2.6 Если корпус электроинструмента
металлический, работник должен быть снабжён диэлектрическими перчатками. При
работе с электроинструментом с двойной изоляцией ( пластмассовый корпус ) диэлектрические
перчатки не требуются .
2.7 Дпя переносных светильников в условиях
ремонтных работ допускается применять напряжение только 12 В или 36 В . Лампы переносных светильников должны быть снабжены защитной
сеткой . Использовать для местного освещения при ремонтных работах напряжение 110 В или 220 В — ЗАПРЕЩАЕТСЯ
!
2.8 Выдача электроинструмента и
переносных светильников производится мастером или винструментальной,
с обязательным фиксированием в специальном журнале, После работы инструмент
возвращается с указанием возможной неисправности, если таковая имеется.
3
Требования безопасности во время работы.
3.1 При малейших ощущениях
электрического тока на корпусе электрооборудования и электроинструмента
необходимо сразу же отключить его и поставить в известность мастера (начальника
подразделения ), вызвать электромонтёра. Приступать к
работе на данном электрооборудовании не удостоверившись у мастера в том, что
неисправность устранена — ЗАПРЕЩАЕТСЯ !
3.2 Во время работы не рекомендуется без
необходимости прикасаться к понижающим трансформаторам, распределительным
щитам, корпусам рубильников. К оголённым проводам, не имеющим
изоляции прикасаться ЗАПРЕЩЕНО!
3.3 О всех замеченных неполадках в
электропроводке или электрооборудовании (обрывы, оголённые провода, искрящие
контакты, возгорания, запах горения электропроводки и т.д.) каждый работник
должен немедленно доложить своему непосредственному руководителю.
3.4 Работники, занятые работой вблизи
мест электропрогрева железобетонных конструкций прогревными трансформаторами, не должны заходить на
прогреваемые места, не подлезать под ограждения и не ломать их.
3.5 Производство строительных, погрузочно — разгрузочных работ вблизи линий электропередачи
и в охранной зоне ЛЭП без специального разрешения (наряд — допуска )- ЗАПРЕЩАЕТСЯ !
3.6 Все виды работ в этом случае
необходимо выполнять согласно инструкции «По безопасной эксплуатации механизмов
и транспорта вблизи и в охранной зоне ЛЭП и коммуникаций трубопроводов ».
3.7 В случае попадания транспорта в зону
обрыва провода на земле в радиусе 5 — 10 метров или наезда автотракторной
техники на опору с высоковольтными проводами, их последующего обрыва и попадания
провода на корпус машины, необходимо: выходя из кабины техники, прижать руки к
телу и мелкими шагами приблизится к краю кабины. Затем, выпрыгнуть из кабины,
прижимая руки к телу, а ступни ног держать вместе.
«Какая сила тока является безопасной для жизни человека?» – Яндекс.Кью
Всё условно. Что считать безопасностью? Где получено поражение? Какова влажность воздуха? От сети переменного или постоянного тока? Промышленная (50 Гц) или нет? Какова продолжительность воздействия? Всё важно Вот, например, полезный материал (https://pomegerim.ru/electrobezopasnost/dejstvie-elektricheskogo-toka-na-organizm-cheloveka.php): В быту и на производстве мы сталкиваемся с различными электроприборами, электроустановками. Соблюдая правила электробезопасности и обладая знаниями в данной сфере можно уменьшить вероятность попадания под опасное воздействие электрического тока и напряжения. В данном вопросе объединяются знания инженерного и медицинского характера, применение которых в комплексе, увеличит результат по снижению уровня электротравм дома и на производстве. Действие электрического тока на организм человека Ток, в отличие от других опасных сред, не обладает цветом, запахом, невидим. Электрический ток оказывает следующие виды воздействия на организм человека: термическое, электролитическое, биологическое. Рассмотрим каждое из этих воздействий более подробно. Термическое воздействие заключается в ожогах участков тела, нагреве сосудов и нервных окончаний. Этот вид действия называют еще тепловым. Потому что тепловая энергия, полученная из электрической образует ожоги. Электролитическое воздействие приводит к разложению крови и других жидкостей в организме посредством процесса электролиза, что вызывает нарушения в физико-химическом составе этих жидкостей. Суть повреждений сводится к молекулярному уровню – загустевание крови, изменение заряда белков, паро- и газообразование в организме. Биологическое воздействие электротока на организм сопровождается раздражением и возбуждением органов. Это вызывает судороги, сокращения. В случае с сердцем и легкими это воздействие может привести к летальному исходу по причине прекращения деятельности органов дыхания и сердца. Биологическое воздействие вызывает механические повреждения органов, суставов человека. Также механические повреждения может вызвать падение человека с высоты из-за воздействия электрического тока. Опасная, безопасная и смертельная сила тока для человека Нельзя считать какую-либо величину тока безопасной для человека. Существует лишь более и менее опасная величина электротока. Каждый человек имеет внутреннее сопротивление, на величину которого влияет множество факторов (толщина кожи, влажность помещения и тела человека, путь протекания тока). Самым опасным путем протекания тока является направление нога-голова, рука-голова, так как при этом путь идет через сердце, мозг, органы дыхания. А большая величина тока может вызвать остановку сердца и остановку дыхания. Именно эти причины являются наиболее вероятными причинами летальных исходов при протекании электротока. Считается, что постоянный ток более безопасный, чем переменный в сетях до 500В. При напряжении выше 500 вольт опасность постоянного тока возрастает. Частота сети влияет на степень тяжести электротравмы. Промышленная частота в 50 Гц является более опасной, чем частота в 500Гц. При высокой частоте наблюдается так называемый «скин-эффект», когда ток проходит не по всему проводнику, а лишь по его поверхности. А значит, внутренние органы напрямую не затрагиваются. Также на степень опасности воздействия тока на человека влияет продолжительность нахождения человека под воздействием тока. Здесь зависимость линейная – чем дольше, тем больше разрушений и неблагоприятных последствий. (См. таблицу по ссылке выше) Проходя через человеческое тело, ток может создавать электрические травмы или электрические удары. Электрический удар подразумевает, что ток возбуждает ткани организма, что вызывает их сокращение и судороги. Существует 4 группы электроударов: судороги, судороги с потерей сознания, потеря сознания с нарушением дыхания и работы сердца, клиническая смерть. При электрической травме ток наносит прямые повреждения тканям и органам человека. Это могут быть электрические ожоги, металлизация кожи, электрические метки и механические повреждения. Электрические ожоги бывают токовыми и дуговыми. Действие токового ожога связано с прохождением тока через тело человека. Дуговой ожог возникает между человеком и проводником электротока высокого напряжения, вследствие возникновения дуги между ними. Температура дуги может достигать тысяч градусов по Цельсию. Такой ожог гораздо опаснее и может плюс ко всему сопровождаться возгоранием одежды пострадавшего. Металлизация кожи происходит, когда под действием тока в кожу попадают частицы металла, при этом проводимость кожи увеличивается, что повышает травмоопасность. Электрические метки – это места, через которые ток входит и выходит из тела человека. Наиболее часто встречаются на ногах и руках. В любом случае следует стараться избегать касания токоведущих частей проводящими предметами (ловить рыбу под ЛЭП, нести стремянку вблизи шин напряжения), не использовать провода и кабели с ослабленной изоляцией, соблюдать правила безопасности при нахождении и работе в электроустановках. Берегите здоровье себя и своих родных.
Какой электрический ток опаснее для человека: переменный или постоянный
Сегодня мы расскажем читателям сайта Сам Электрик, какой электрический ток опаснее для человека: переменный или постоянный. Сразу же следует отметить, что на этот вопрос можно дать ответ только в индивидуальном порядке, если известны сила, частота, и что не менее важно – напряжение. Далее мы предоставим к Вашему вниманию основные значения, при которых опасность переменного и постоянного электрического тока будет наименьшей и, соответственно, небезопасной для жизни.
Разница между двумя сравниваемыми вариантами
Итак, первым делом вкратце объясним Вам, в чем отличие переменного тока от постоянного. Основное отличие заключается в том, что в первом случае направленное движение заряженных частиц будет проходить прямо, а во втором – в хаотичном направлении. На графике ниже наглядно показана разница между двумя сравниваемыми вариантами и в то же время предоставлено краткое описание о том, как протекает переменный и постоянный электроток в цепи.
Помимо этого следует добавить, что постоянный ток в домашних условиях чаще всего протекает в светильниках – к примеру, если в комнате предусмотрена скрытая подсветка светодиодной лентой. В то же время переменный протекает во всех розетках, распределительная коробках и щитке, поэтому его опасность для жизни человека более актуальна.
Опасные для человека значения
Как мы сказали ранее, опасность электротока для жизни человека зависит от того, какое значение напряжения и частоты колебания будет протекать в цепи. Чтобы корректно ответить на вопрос, какой ток более опасен, рассмотрим все возможные значения и их диапазоны.
- Частота колебаний. В бытовой электрической сети составляет 50 Гц. При частоте от 10 до 500 Гц переменный ток одинаково опасен для человека. В диапазоне от 500 до 1000 Гц опасность заметно возрастает. Переменный электрический ток с частотой колебаний свыше 1000 Гц менее опасен для жизни. Тут же следует отметить, что постоянный эл.ток примерно в 3-4 раза безопаснее переменного, если частота колебаний последнего составляет 50 Гц.
- Напряжение. Если напряжение в сети не превышает 400 Вольт, то в этом случае переменный электрический ток опаснее постоянного. В диапазоне 400-600 Вольт сравниваемые варианты примерно одинаково опасны для жизни человека. Если напряжение в сети на порядок выше 500 Вольт опасность постоянного электротока возрастает и в этом случае переменный считается не таким опасным.
Также следует отдельно обратить Ваше внимание на такую величину, как силу тока. Этот параметр считается безопасным, если при переменном токе не превышает 10 мА, а при постоянном 50 мА. Если сравнивать опасность по Амперам, то тут можно с уверенностью сказать, что при одинаковых значениях переменный будет опаснее для человека, нежели постоянный.
Вот и все, что хотелось рассказать Вам по поводу данного вопроса. Надеемся, что Вы осознаете всю опасность воздействия электричества и при электромонтажных работах максимально серьезно подходите к обеспечению электробезопасности! Так или иначе, для бытовых условий можно с уверенностью ответить на вопрос, какой электрический ток опаснее для человека. Если постоянный ток используется только в освещении, то он не такой опасный, как переменный (в розетках, распределительных коробках и щитке)! Рекомендуем также ознакомиться с не менее важной статьей – какие инструменты должны быть у домашнего электрика!
Навигация по справочнику TehTab.ru: главная страница / / Техническая информация / / Справочник инженера / / Физика и химия человека. Данные о среднем инженере / инженере-даме или будущем инженере. Механика и гидравлика инженеров. Расход энергии инженерами. Тепловые параметры инженеров. Инженеры и звук. Электрические параметры инженеров. Оптика инженеров. / / Влияние частоты, напряжения и силы тока на человека. Поражение электрическим током. Таблица поражающего действия силы тока для сети 220/380В 50Гц и пояснения.
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Нашли ошибку? Есть дополнения? Напишите нам об этом, указав ссылку на страницу. | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
TehTab.ru Реклама, сотрудничество: [email protected] | Обращаем ваше внимание на то, что данный интернет-сайт носит исключительно информационный характер. Информация, представленная на сайте, не является официальной и предоставлена только в целях ознакомления. Все риски за использование информаци с сайта посетители берут на себя. Проект TehTab.ru является некоммерческим, не поддерживается никакими политическими партиями и иностранными организациями. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
ток или напряжение, и почему это происходит?
Опасность электричества не миф, хуже того, несмотря на всеобщую осведомленность об этом факте, практически каждый человек может сказать, что ему доводилось при каких-то обстоятельствах ощутить на собственной шкуре электрический удар. Исход подобного воздействия не обязательно плачевен, однако, опасность летального исхода – это неотъемлемый спутник халатного обращения с электричеством.
Именно поэтому на электроустановках устанавливают предупреждающие плакаты, например, «Высокое напряжение! Опасно для жизни!» или «Не влезай! Убьет!». В связи с чем у многих возникает путаница, что убивает ток или напряжение, чего же им стоит опасаться.
В чем отличие между током и напряжением?
Если рассмотреть физический процесс, то электрическая энергия имеет множество различных характеристик, среди которых наиболее часто рассматриваются напряжение и ток. Сразу заметим, что это не одно и то же, но обе они взаимосвязаны.
В каждом веществе присутствует несчетное количество мельчайших атомов, в которых происходит электромагнитное взаимодействие между положительно заряженным ядром и отрицательно заряженными электронами, вращающимися вокруг ядра. В нормальном состоянии элементарные частицы находятся в балансе – заряд ядра полностью скомпенсирован зарядами электронов. Но, воздействие электромагнитного поля на атомы приводит наиболее удаленные электроны в движение, и атомы выходят из равновесия – получают определенный заряд.
Рис. 1. Строение атома
Под напряжением следует понимать разницу между двумя зарядами – в одной точке энергии больше, а в другой меньше. Можно провести аналогию с сообщающимися сосудами, если воды в одной трубке больше, а во второй меньше, то при их соединении вода из первой будет перетекать во вторую. Так же и с напряжением – потенциально в каждой точке имеется определенный заряд энергии, созданный электромагнитным полем, но до тех пор, пока эти точки не соединятся электрической цепью, заряженные частицы не начнут направленного движения.
Рис. 2. Что такое напряжение
Но, с появлением связующей цепи, напряжение между двумя точками приведет к направленному движению заряженных частиц. Это явление получило название электрического тока.
В зависимости от особенностей источника электрической энергии напряжение и ток могут носить:
- постоянный характер – не зависимо от наличия или отсутствия нагрузки, величина напряжения не меняется, относится к источникам неограниченной мощности;
- изменяться в зависимости от величины нагрузки – относятся к источника с ограниченной мощностью, где величина питающего напряжения снижается при замыкании цепи;
- временный – при подключении нагрузки к источнику питания заряд полностью рассеивается через короткий промежуток времени, это конденсаторы, в некоторых ситуациях наведенное напряжение.
Поэтому ток не может протекать без наличия напряжения на участке цепи, но именно ток определяет интенсивность воздействия электрической энергии на человека.
Воздействие тока и напряжения на организм
Чтобы определить степень воздействия на человека, следует отметить, что тело представляет собой проводник электрической энергии, через который может свободно протекать электрический ток. Однако, согласно закону Ома, сила тока на любом участке электрической цепи прямо пропорциональна напряжению, приложенному к этому участку и обратно пропорциональна сопротивлению:
I = U/R;
где
- I – сила тока;
- U – величина приложенного напряжения;
- R – сопротивление тела человека.
Рис. 3: от чего зависит сила тока
Как можно судить из вышеприведенного выражения, чем больше омическое сопротивление, тем меньше ток, протекающий через человека. Напряжение электрической сети – величина постоянная и мало зависящая от того, что к ней подключено.
А вот на сопротивление человека влияют многие факторы:
- состояние кожных покровов в местах прикосновения к токоведущим частям;
- увлажненность кожи;
- общее физиологическое состояние организма;
- состав крови.
Помимо этого прохождение тока будет зависеть и от состава напольного покрытия, если цепь замкнется через ноги. В среднем, сопротивление человека принимается равным 1000 Ом, сухая кожа может иметь сопротивление в 100 000 Ом, но рассчитывать на такой показатель не стоит. Если рассмотреть ситуацию, когда 220 вольт приложено к человеку с сопротивлением 1000 Ом, то удар током достигнет 0,22А или 220 мА, а это опасная величина.
Чтобы представлять себе всю картину, нужно знать следующее:
- при 1 – 10 мА удар электрическим током не ощущается, человек свободно отпустит токоведущий элемент без угрозы для собственной жизни;
- от 15 – 50 мА воздействие электричества вызывает сокращения мышц и болезненные ощущения, самостоятельное освобождение человека может оказаться затруднительным;
- от 50 – 100 мА воздействие электрического тока затрагивает сердце, поэтому становится опасным для жизни;
- от 100 – 200 мА поражение электрической энергией может нанести летальный урон организму.
Вышеприведенные данные справедливы для переменного тока частотой 50 Гц, это обуславливается наличием амплитудных составляющих и пикового значения, как в положительную, так и в отрицательную сторону. При постоянном токе опасное для жизни значение считается от 300 мА и выше.
Более детально о воздействии электрического тока на организм человека было изложено в нашей статье: https://www.asutpp.ru/dejstvie-elektricheskogo-toka-na-organizm-cheloveka.html
Подводя итоги
Как видите, токовая составляющая, воздействующая на человека, и определяет, какие ситуации считаются опасными, а какие нет. Но, в то же время, без разности потенциалов электрический ток вообще протекать через человека не будет. Прямой тому пример – выполнение работ под напряжением, когда человек свободно касается проводов, а смертельно опасное электричество его не бьет. Проблема решается изолирующей вставкой между землей и ногами человека, которая разрывает электрическую цепь.
Рис. 4. Работа под напряжением с изолированной вышки
Помимо этого существует целый разряд электроустановок, которые относятся к безопасным за счет питания низким напряжением. Так, потенциально безопасными можно назвать уровни не более 42 В переменного и 100 В постоянного, а все остальные относятся к опасному или высокому напряжению. Но не испытывайте судьбу, лучше перестраховаться и воспользоваться средствами индивидуальной защиты, а в любой непонятной ситуации воздержаться от взаимодействия с электроустановкой, оборванными проводами или корпусом поломанного бытового прибора, включенного в сеть.
Видео пояснение
Смертельный ток для человека в Амперах, какая величина
Современная жизнь очень тесно связана с электричеством. Постепенно арсенал домашних электроприборов все больше увеличивается. Некоторые решаются сами проводить установку оборудования, проводить электропроводку или ремонтировать электрооборудование.
Все это сопряжено с тесным контактом человека и тока. Незнание элементарных правил обращения с электричеством может привести к травме или даже смерти. Далее узнаем, какой смертельный ток для человека, что из себя представляет ток, какие травмы он может принести и некоторые другие вопросы.
В чем опасность удара электрическим током
Иногда важно знать не то, какая сила тока может убить человека, а реакцию человека и внешнюю обстановку. Как правило, для человека получение удара от электрического тока происходит неожиданно. В силу этого человек может делать непроизвольные движения и необдуманные поступки.
Например, стоя на стремянке и получив удар током, человек может потерять равновесие и упасть с высоты и получить серьезные травмы. Неслучайно в правилах по технике безопасности приводится множество правил, как правильно работать с электроприборами.
Смертельная сила тока для человека определяется продолжительностью воздействия, чем больше продолжительность, тем большие травмы наносятся телу.
Находясь под действием тока, человек может испытывать болезненные ощущения, что может привести к шоку. Могут обостриться хронические заболевания или появиться новые. При более серьезной травме возможна временная, длительная или постоянная потеря трудоспособности.
Действие тока опасно еще и тем, что он действует на работу сердца и легких, в тяжелых случаях полностью останавливая их работу. Какая сила тока смертельна для человека, определяется путями прохождения электрического тока.
Опасные пути прохождения электрического тока через тело
Если рассматривать статистику, то около 40% ток поражает человека через руки. При этом через сердце проходит 3,3% от общего тока. В этом случае смертельный ток для человека повышается, увеличивая его шанс к выживанию.
На втором месте идет поражение через правую руку в одну или обе ноги. Поскольку большинство людей правши, то показатель составляет 20%.
Процентное соотношение тока, проходящего через сердце, увеличивается более чем в два раза и достигает 6,7%. Значение смертельной силы тока для человека резко понижается, увеличивая шанс тяжелых травм или смерти.
Левшам, или людям, коснувшимся левой рукой находящейся под напряжением цепи, достается 17%. В этом случае через сердце проходит 3,7%, увеличивая их шанс на благополучный исход.
Самым безопасным является путь тока через ноги. Сердцу достается всего 0,4% от общего потока. Но такое поражение сравнительно редко, ему подвержены только 6% от общего числа всех пострадавших.
Самым тяжелым случаем является путь тока через голову. Если цепь соединяется через голову и ноги, то через сердечную мышцу проходит 6,8% всей силы тока. К счастью, таких случаев только 5%. Однако если цепь состоит из головы и рук, то на сердце обрушивается максимальный поток, составляющий 7%. Таких случаев зафиксировано 4%.
Виды электрических травм
Все травмы, полученные от поражения электрическим током, можно разделить на четыре вида:
- термические;
- электролитические;
- механические;
- биологические.
Термическое воздействие. Тело человека состоит примерно из 80% воды, в которой растворены соли и минералы или находятся во взвешенном состоянии другие элементы. Это делает воду электролитом, который довольно хорошо проводит электричество, а оно, в свою очередь, производит работу, то есть нагревает все тело. Это происходит при малых токах и длительном воздействии. При больших токах происходит выгорание тканей на пути прохода электричества.
Под электролитическим подразумевается распад жидкости (крови, лимфы), из-за чего она уже не может выполнять свои функции.
К механическим относятся: разрыв кровеносных сосудов из-за давления пара, обрыв сухожилий и перелом костей из-за сокращения мышц.
Биологические нарушения – это нарушение кровообращения, дыхания и других органов. Для того чтобы понять, ток какой силы смертельно опасен для человека, следует учесть сопротивление тела человека.
Сопротивление человека и от чего оно зависит
Сопротивление тела человека чисто индивидуально и может сильно отличаться между индивидуумами. Складывается оно из сопротивления эпидермиса – наружного покрова и внутренних органов.
Чтобы вывести таблицы и схемы это значение условно принимается за 1 000 Ом или 1 кОм. Однако, это правило справедливо при непосредственном контакте тела.
Если ток проходит через ноги, сопротивление складывается из сопротивления тела, одежды, обуви и поверхности, на которой стоит человек. Поэтому если в первом случае смертельный ток для человека имеет одно значение, то во втором оно будет совершенно другим.
Кроме того, на сопротивление человека влияет множество других факторов. Например, здоровые сильные люди обладают большим сопротивлением, чем больные и слабые.
Вспотевшее тело уменьшает сопротивление, это же происходит, если человек возбужден или находится в подавленном состоянии. Поэтому очень сложно определить, какой ток будет проходить при тех или иных условиях. Тем не менее теоретически определено, каким будет смертельный ток для человека в амперах.
Какая величина тока считается смертельной для человека
Сила тока в 1 А — очень большая величина, поэтому чтобы определить смертельный ток для человека, используют меньшую величину – миллиамперы, мА. В 1 А содержится 1 000 мА.
Стоит уточнить, что смертельным ток становится не только из-за действия на органы, но и неспособности человека самостоятельно освободиться от действия электричества.
Так, при переменном токе силой 10–15 мА человек уже не может самостоятельно разжать пальцы рук и, продолжая находиться под действием тока, он подвергается смертельной угрозе. Для постоянного тока это значение составляет 50–80 мА.
При этом отмечаются четыре последствия воздействия тока:
- без потери сознания;
- с потерей сознания;
- клиническая смерть;
- биологическая смерть.
Находясь в сознании, человек еще может рассуждать и позвать на помощь, что увеличивает его шанс на выживание и получение наименьшего ущерба.
При потере сознания риск умереть резко возрастает. Токи более 80–100 мА переменного и 300 мА постоянного напряжения вызывают фибрилляцию сердца и (или) прекращение работы легких. При этом наступает клиническая смерть, продолжающаяся 5–7 минут.
| Величина электрического тока более 100 миллиАмпер считается смертельно опасной. Такой ток вызывает остановку дыхания и фибрилляцию сердца. |
Если в течение этого времени удается оказать человеку первую помощь, он может выжить. Биологическая смерть начинается с отмирания клеток головного мозга, после чего человека уже невозможно вернуть к жизни.
Длительность протекания тока
Чем быстрее освобождают человека от действия электричества, тем больший ток он может выдержать. В приведенной ниже таблице видно, как продолжительность воздействия влияет на максимально допустимый переменный ток.
При малых токах порядка 1,1 мА частотой 50 Гц и 6 мА постоянного значения человек начинает чувствовать прохождение электричества.
В случае с переменным напряжением это будет сопровождаться слабым зудом и пощипыванием, а постоянный ток дает ощущение нагрева в месте соприкосновения с источником тока.
Если переменный ток до 5 А вызывает фибрилляцию – хаотичное сокращение сердечных мышц, то свыше 5 А сразу происходит остановка сердца. Но даже и в этом случае можно спасти человека, если действие тока было продолжительностью не более 1–2 секунды.
Почему переменный ток опаснее постоянного
Самым опасным является ток частотой 20-1 000 Гц. Он примерно в три раза опаснее постоянного напряжения. Однако при дальнейшем повышении частоты опасность переменного напряжения снижается.
Если частота превышает 500 кГц, они уже не являются смертельными, но это не значит, что человек совсем не может от них пострадать. Термическое поражение остается как от прохождения тока, так и от электрической дуги.
Остается подвести итог. На последствия от поражения электрическим током влияют: напряжение, его род, сила тока, частота переменного напряжения и сопротивление человека.
Особенно важны: в каком состоянии находится человек, его особенности, как проходит ток, и сколько времени он оказывает воздействие. Не стоит забывать и об окружающей среде, влажность и повышенная температура способствуют поражению.
Похожие материалы на сайте:
Понравилась статья — поделись с друзьями!
Какое влияние на организм человека оказывает воздействие электрическим током
Воздействие электрического тока на организм человека носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие.
Как известно, организм человека состоит из большого количества солей и жидкости, что является хорошим проводником электричества, поэтому действие электрического тока на организм человека может быть летальным.
Убивает не напряжение, а ток
Это, пожалуй, самая основная проблема подавляющего большинства обычных людей. Все считают, что опасно напряжение, но правы они лишь частично. Само по себе напряжение (разность потенциалов между двумя точками цепи) на организм человека никак не воздействует. Все процессы, имеющие отношение к поражению, проходят под действием электротока той или иной величины.
Выше ток — больше опасность. Частичная правота относительно напряжения заключается в том, что от его значения зависит сила тока. Именно так — ни больше, ни меньше. Все, кто учился в школе, без труда вспомнят закон Ома:
Ток = напряжение / сопротивление (I=U/R)
Если считать сопротивление тела человека величиной постоянной (это не совсем так, но об этом позже), то ток, а значит, и поражающее действие электричества, будут напрямую зависеть от напряжения. Выше напряжение — выше ток. Вот откуда убеждение в том, что чем выше напряжение, тем оно опаснее.
Связь тока с сопротивлением
Согласно закону Ома ток зависит и от сопротивления. Чем ниже сопротивление, тем выше и, значит, опаснее ток. Не будет условий для прохождения тока (сопротивление цепи бесконечно велико) — не будет опасности при любом напряжении
. Предположим (только теоретически), вы сунули палец в розетку, стоя на сырой земле и получите мощный удар. Поскольку ваше тело имеет невысокое сопротивление, ток из розетки устремится по цепи человек — земля.
А теперь прежде чем сунуть палец в розетку, вы встали на диэлектрический коврик или надели диэлектрические боты. Сопротивление диэлектрического коврика или бот настолько велико, что ток через них и, соответственно, вас, будет пренебрежимо мал — микроамперы. И хотя вы будете находиться под напряжением в 220 В, ток через вас течь практически не будет, а значит, и электрического удара вы не получите. Вы вообще не почувствуете никакого дискомфорта.
Именно по этой причине птица, сидящая на высоковольтном проводе (он оголен, не сомневайтесь), спокойно чистит перышки. Более того — если чрезмерно прыгучий человек, этакий Бэтмен, подскочит и вцепится в фазный провод ЛЭП, с ним тоже ничего не случится, хотя он и окажется под напряжением в киловольты. Повисит и спрыгнет. У электриков даже есть такой тип работ — под напряжением (не путайте с работой на электроустановках, находящихся под напряжением).
Но вернемся к варианту с розеткой, в котором вы стояли на сырой земле. Ударит — это факт. Но насколько сильно?
Определение степени поражения
Сопротивление человеческого тела в обычных условиях составляет 500—800 Ом. Сопротивление сырой земли можно в учет не брать — оно может оказаться крайне низким и на результат расчетов не повлиять, но справедливости ради добавим к сопротивлению тела еще 200 Ом. Быстренько считаем по приведенной выше формуле:
220 / 1000 = 0.22 А или 220 мА
Степень действия тока на организм человека вкратце можно выразить вот через такой список:
- 1—5 мА — ощущение покалывания, легкие судороги.
- 10—15 мА — сильная боль в мышцах, судорожное их сокращение. Самостоятельно освободиться от действия тока возможно.
- 20—25 мА — сильная боль, паралич мышц. Самостоятельно освободиться от действия тока практически нереально.
- 50—80 мА — паралич дыхания.
- 90—100 мА — остановка сердца (фибрилляция), смерть.
Очевидно, что ток в 220 мА намного превосходит смертельное значение. Многие скажут, что сопротивление тела человека много больше килоома. Верно. Сопротивление верхнего слоя кожи (эпидермиса) может достигать мегаома и даже более, но слой этот настолько тонок, что тут же пробивается напряжением выше 50 В. Поэтому в случае с электророзетками на свой эпидермис можете не рассчитывать.
Опасность зависит от частоты
При значениях напряжения до 400 В переменный ток частотой 50 Гц намного опаснее постоянного, поскольку, во-первых, сопротивление тела человека переменному току ниже, чем постоянному. Во-вторых, биологическое действие электрического тока переменного типа намного выше, чем постоянного.
При высоких же напряжениях, и, как следствие, высоких постоянных токах в список поражающих факторов добавляется процесс электролиза, происходящего в клеточных жидкостях. В этом случае постоянный ток становится более опасным, чем переменный. Он просто меняет химический состав жидкостей организма. С увеличением частоты картина несколько меняется: ток начинает носить поверхностный характер.
Иными словами, он проходит по поверхности тела, не проникая вглубь организма. Чем выше частота, тем меньший «слой» человеческого организма страдает. К примеру, при частоте в 20—40 кГц фибрилляции сердца не наступает, поскольку ток через него не течет. Взамен этой беды появляется другая — при высокой частоте происходит сильное поражение (ожог) верхних слоев тела, которое с не меньшим успехом приводит к смерти.
Пути прохождения электротока через организм
Влияние тока на организм человека зависит не только от его величины, но и от пути прохождения. Если человек просто залез пальцами в розетку, то ток потечет только через кисть. Стоит на сыром полу и коснулся оголенного провода — через руку, торс и ноги.
Вполне очевидно, что в первом случае пострадает лишь кисть, а освободиться от действия электротока не составит труда, поскольку мышцы руки выше кисти сохранят управляемость. Второй случай намного серьезней, особенно если рука левая. Здесь ток сковывает мышцы, не давая человеку самостоятельно освободиться от действия электричества. Но хуже всего, что в этом случае страдают легкие, сердце и другие жизненно важные органы. Те же проблемы ожидают при пути рука-рука, голова — рука, голова — ноги.
Влияние электрического тока на человека
Проходя через тело человека, электроэнергия оказывает на организм сразу несколько видов воздействия. Всего их существует четыре:
- Термическое (нагрев).
- Электролитическое (диссоциация, приводящая нарушению химических свойств жидкостей).
- Механическое (разрыв тканей как следствие гидродинамического удара и судорожного сокращения мышц).
- Биологическое (нарушение биологических процессов в клетках).
В зависимости от величины, пути прохождения, частоты и длительности воздействия электроток может вызывать абсолютно разные как по характеру, так и по тяжести повреждения организма. Самыми распространенными из них можно считать:
- Контактный ожог. Возникает за счет преобразования электрической энергии в тепловую. Обычно возникает в местах входа и выхода электротока, но при высокочастотном воздействии может распространяться и на другие поверхности тела.
- Дуговой ожог. Наблюдается обычно в высоковольтных установках (1 000 В и выше). Обусловлен тепловым воздействием на поверхностные участки тела высокотемпературной дугой. Обычно дуговой ожог сопровождается металлизацией кожи, вызванной напылением металла проводника дугой.
- Электроофтальмия. Ожог сетчатки глаза воздействием на нее ультрафиолетового света запредельной для глаз величины. Этот тип ожога вызывается свечением электрической дуги, возникающей при коротком замыкании в электроустановках. При серьезной аварии на высоковольтных установках человек может получить ожог сетчатки прежде, чем рефлекторно успеет закрыть глаза.
- Механические травмы. В этом случае действие электротока сопровождается разрывом кожи, сосудов, мышечной ткани из-за судорожных неконтролируемых перегрузок мышц. Дополнительные механические повреждения могут быть получены и обычным путем, к примеру, падением с высоты или ударом об оборудование из-за электрического поражения.
- Электрический удар. Наиболее опасный и самый распространенный вид поражения. Подразделяется он на 4 степени:
- Судорожное сокращение мышц.
- Судорожное сокращение мышц, дыхание и сердцебиение сохраняются.
- Остановка дыхания, возможно нарушение сердечного ритма.
- Клиническая смерть, дыхания и сердцебиения нет.
Безопасное напряжение
Для выяснения этого вопроса не нужно использовать никаких формул — все уже рассчитано, запротоколировано и завизировано специально обученными людьми. В зависимости от рода тока согласно ПЭУ безопасным напряжением рекомендуется считать:
• переменное до 25 В или постоянное до 60 В — в помещениях без повышенной опасности;
• переменное до 6 В или постоянное до 14 В — в помещениях повышенной опасности (сыро, металлические полы, токопроводящая пыль и пр.).
Определение шагового напряжения
Этот вопрос, представляющий чисто академический интерес, требует ответа хотя бы потому, что попасть под напряжение шага может практически каждый, выходящий из дома. Итак, предположим, что на линии электропередач оборвался провод и упал на землю. При этом короткого замыкания не произошло (земля относительно сухая и устройство аварийной защиты не сработало). Но даже сухая земля имеет довольно низкое сопротивление и по ней потек ток. Причем потек во все стороны как вглубь, так и по поверхности.
Благодаря сопротивлению почвы при удалении от провода напряжение постепенно падает и на некотором расстоянии исчезает. Но фактически оно не исчезает бесследно, а равномерно распределяется, «размазывается» по земле. Если воткнуть щупы вольтметра в грунт на некотором расстоянии друг от друга, то прибор покажет напряжение, которое будет тем выше, чем ближе упавший провод и больше расстояние между щупами.
Если вместо щупов окажутся ноги человека, бодро идущего на работу, то он попадет под напряжение, которое и называется шаговым. Чем ближе упавший провод и шире шаг, тем выше напряжение.
Грозит такой вид напряжения тем же, чем и обычный — поражением той или иной степени. Даже если ток, протекающий по петле нога-нога, окажется и не особо опасен, он вполне может вызвать судорожное сокращение мышц. Пострадавший падает и попадает под более высокое напряжение (расстояние руки — ноги больше), которое к тому же начинает течь через жизненно важные органы. Вот теперь о безопасности и речи быть не может — человек попал под опасное для жизни напряжение.
Если вы почувствовали, что попали под напряжение шага (ощущение можно сравнить с теми, которые возникают от прикосновения к «дерущейся током» стиралки). Поставьте ноги вместе, минимально сократив расстояние между ними, и осмотритесь. Если вы видите в радиусе 10—20 м электрическую опору (столб) или трансформаторную подстанцию, то, скорее всего, оттуда и растут уши у проблемы. Начинайте двигаться в противоположную от них сторону шажками по несколько сантиметров. Вы ведь помните, что чем меньше шаг, тем ниже шаговое напряжение. Если понять откуда появилось напряжение невозможно, выберите произвольное направление.
Сколько вольт или ампер может убить человека?
Человека убивает не напряжение, а ток. Люди умирали при низком напряжении 42 вольт. Время также является фактором. Ток в 0,1 ампера всего за 2 секунды может быть смертельным. Поскольку напряжение = ток x сопротивление, ток зависит от сопротивления тела. Внутреннее сопротивление между ушами составляет всего 100 Ом, в то время как при измерении от пальца до ног оно составляет около 500 Ом.
В физических комедиях часто изображают поражение электрическим током, и сюжет развивается обычным образом: главный герой комикса случайно попадает в провод, не зная, какой сильный ток течет по нему.Он получает смертельный шок, который приводит к стереотипному шимми, обугленному лицу и волосам, которые заканчиваются, как зонтик, повернутый внутрь ветром.
Вопрос, почему этот несчастный случай со смертельным исходом воспринимается как юмористический, тревожит… интересно, но тревожит. Правдоподобный ответ можно найти здесь. Однако на данный момент этот дискурс неуместен. Что нас беспокоит, так это то, почему мы совсем не нечувствительны к электричеству и сколько его на самом деле убьет нас.
Почему высокое напряжение считается опасным?
Это, конечно, важные знания в целях безопасности.На электрических платах и генераторах мы находим предупреждающие сообщения с общим символом опасности: человеческий череп, парящий над двумя скрещенными костями.
Этот символ сопровождается номиналом этого устройства, который указывает на высокое напряжение, под которым он работает, и дает вам знать, что вы, вероятно, погибнете при контакте с ним. Использование напряжения заложило в нас психологическую тенденцию.
Теперь мы считаем, что 10 000 вольт будут более смертоносными, чем 100 вольт. Однако это верно лишь отчасти.
Поражение электрическим током часто может происходить при домашнем напряжении 110 вольт, а в некоторых случаях даже при 42 вольт!
Конечно, большее напряжение потребляет больше тока, но нас убивает не калибр, а пуля, которую она стреляет. Каким бы ни было напряжение, истинная причина смерти — это ток, проталкиваемый через тело.
По этой же причине птицы, отдыхающие на проводах, не получают удар током. (Кредиты: palickam / Shutterstock)
Однако мы не должны полностью отказываться от напряжения, потому что без напряжения или разности потенциалов вообще не было бы тока.Следовательно, повешение на проводе не приведет к поражению электрическим током , если не коснется земли. Свешивание с проводом создает уравнивание потенциала с проводом, тогда как прикосновение к земле немедленно создает разность потенциалов, которая пропускает через пострадавшего огромный ток.
Итак, сколько электричества нас убьет?
Поражение электрическим током: сколько электричества убьет вас?
Ток 10 мА или 0,01 А — это серьезное поражение, но не со смертельным исходом. По мере приближения к 100 мА или 0.1 А, начинаются сокращения мышц. Необходимо понимать, что из-за низкого сопротивления сердца тока всего 10 мА достаточно, чтобы нас убить.
Но ток никогда не достигает сердца, поскольку сопротивление нашей кожи выше и, таким образом, полностью поглощает этот ток. Если этот скудный поток каким-либо образом достигнет сердца, это почти наверняка будет фатальным.
Когда ток превышает 1000 мА или 1 А, сокращения мышц усиливаются до такой степени, что мы не можем освободить провод.Эта упорство, по иронии судьбы, является следствием мышечного паралича.
В этот момент сердце испытывает фибрилляцию желудочков, некоординированное, прерывистое подергивание желудочков, которое вызывает неэффективное сердцебиение, которое может привести к смерти, если не будет вызвана немедленная помощь.
Дальнейшее увеличение тока до 2000 мА или 2 А приводит к ожогам и потере сознания. Сокращение мышц, вызванное потрясением, теперь настолько сильное, что сердце сжимается.Воздействие такого количества тока может привести к ужасным внутренним ожогам, а зажимы — к остановке сердца. Смерть возможна.
Зажимной механизм, однако, удивительно прибылен, поскольку защищает сердце от фибрилляции желудочков. Шансы на выживание невелики, но их можно компенсировать немедленной медицинской помощью пострадавшему. Дефибрилляторы — это медицинские устройства, которые врачи используют для спасения жертв шока.
Эффекты можно резюмировать в табличной форме следующим образом:
Почему мы нечувствительны к току?
Хотя для протекания тока требуется определенное напряжение, количество тока, протекающего в нашем теле, зависит от того, насколько проницаемо тело для тока или просто от его сопротивления.Устойчивость к току различается в зависимости от состояния кожи — сухой или влажной. Он оценивается в 1000 Ом для влажной кожи и более 500 000 Ом для сухой кожи.
Сопротивление также зависит от точки контакта. Внутреннее сопротивление между ушами составляет всего 100 Ом, при измерении от пальца до стопы оно составляет около 500 Ом. Благодаря этому конечному сопротивлению мы нечувствительны к току.
Статьи по теме
Статьи по теме
Еще один важный фактор — время.Степень испытания зависит от того, как долго тело подвергается воздействию определенного тока. Например, ток в одну десятую ампера может быть смертельным всего за 2 секунды.
Как насчет ответа на несколько вопросов об электричестве?
Посмотрим, насколько хорошо вы разбираетесь в токах и напряжениях
Начать викторину
Ваш ответ:
Правильный ответ:
Далее
У вас {{SCORE_CORRECT}} из {{SCORE_TOTAL}}
Пройти тест еще раз
Какое напряжение / ток «опасно»?
ФАКТ:
12 В постоянного тока МОЖЕТ убивать и убивать людей.
Хотя напряжение 12 В почти всегда безопасно, худшие ситуации могут и уже привели к летальному исходу.
Механизмом может быть фибрилляция желудочков НО паралич дыхательных мышц происходит примерно при 20% тока, необходимого для введения фибрилляции.
См. Обсуждение и ссылки в конце этого ответа.
Напряжение 12 В постоянного тока, приложенное к груди, привело к гибели добровольцев, несмотря на то, что рядом стояли медицинские эксперты !!!
(На память — заключенные-добровольцы, участвовавшие в медицинских исследованиях).
Носите автомобильный аккумулятор с открытыми клеммами в жаркий день, когда вы потеете, и прижмите клеммы к своему телу (что может случиться в худшем случае при поднятии аккумулятора и т. Д.), И вы можете повторить эксперимент.
Как только начинается проводимость в организме, вы получаете цепь с очень низким импедансом / сопротивлением, которая по сути представляет собой большой мешок с разбавленным физиологическим раствором.
Есть две основные проблемы «что убивает».
Одна из них — общая травма — ожоги и т. Д., И это, очевидно, очень зависит от ситуации и человека.У меня были удары от 1200 В постоянного тока, 230 В переменного тока, 50 В постоянного тока, РЧ и различных других источников. Никаких серьезных ожогов. Я еще жив
Сила тока, достаточная для того, чтобы остановить естественный сердечный ритм и вызвать фибрилляцию.
При типичных домашних уровнях напряжения вы ОБЫЧНО в безопасности, если ток протекает значительно меньше одного цикла желудочкового клапана сердца и при «достаточно низком» токе.
Автоматические выключатели утечки на землю (ELCB), также называемые прерывателями замыкания на землю (GFI) и другие названия, нацелены на отключение при токах где-то ниже 10 мА и из памяти (ссылки позже — ускорение) примерно за 10 мс = намного меньше сердечного цикла.
Удар от цепи, защищенной устройством ELCB / GFI, будет ощущаться, но ОБЫЧНО не будет фатальным.
Аккумулятор на 9 В на язычок почти наверняка не убьет.
Батарея на 9 В на груди с физиологическим раствором (или потом) может — скорее всего, нет.
«Автомобильный аккумулятор» 12 В или любой источник сильного тока от нескольких вольт МОЖЕТ убить в самом худшем случае. Из рук в руки Я никогда не слышал о том, чтобы случился или ощущался шок.
110 В постоянного тока (не переменного тока) обычно убивали линейных судей Эдисона.
50 В постоянного тока МОЖЕТ не ощущаться сухими руками в сухой день. В день с высокой влажностью чистка тыльной стороны руки клеммными колодками с включенным напряжением 50 В постоянного тока вызывает раздражающие незначительные удары (как, например, при установке перемычки на монтажной рамке телекоммуникационной сети)
75 В переменного тока, приложенная к 50 В постоянного тока, иногда дает очень неприятный электрошок. В худшем случае это могло убить.
Сильный ток 1200 В постоянного тока рука об руку где-то не убьет — я еще жив.
Может ли 12 вольт убить?
Да.
Вероятно? — нет.
Возможно? — да.
Точка данных: обратите внимание, что это полностью верная и не выдуманная учетная запись. У меня есть друг (еще жив), который построил фонарь для ловли камбалы. Он использовал аккумуляторную батарею SLA 12 В и алюминиевый столб с фонарем наверху. Ловля камбалы заключается в переходе вброд по мелкой соленой воде. Во время рыбалки он обнаружил, что существует электрическая неисправность — каким-то образом на него воздействовали 12 В постоянного тока между рукой, держащей удочку, и водой, в которой он стоял.Он был совершенно не в состоянии ослабить хватку — ток превысил его порог «отпустить». независимо от того, насколько «наихудшим» это могло быть и что говорится в различных таблицах и стандартах, было очевидно, что достичь его личного уровня запрета на выпуск невозможно. В литературе утверждается, что паралич дыхания может возникать при токе, не намного превышающем уровень, при котором невозможно расслабиться. Если бы он был сам по себе (никогда не было мудрой идеи с такими действиями), он, возможно, обнаружил, что барахтается :-). Обратите внимание, что это был текущий путь «рука об руку».В худшем случае от груди к груди можно разумно ожидать, что она будет потенциально выше.
Таблица ниже взята с этой страницы.
это не основной справочный источник, но использованные цифры были получены из «официального» источника. См. Страницу выше.
Обратите внимание, что для 60 Гц фибрилляция желудочков Ac определяется как происходящая при 100 мА, но паралич дыхательных мышц происходит при 20 мА. Эти пределы очень сильно зависят от пользователя и ситуации, но дают представление о порядке величины.
С помощью очень неформального оборудования я измерил сопротивление 1500 Ом на двух участках живота. Я решил не измерять грудь в районе сердца. Я использовал плоские контакты без проникновения в кожу. При 12 В, если бы сопротивление не изменялось с течением тока (а я бы ожидал, что оно, вероятно, упадет), будет произведен ток 8 мА. Можно разумно ожидать, что измерения с помощью электродов, проникающих через кожу, значительно увеличат это значение.
Здесь можно найти превосходное обсуждение вопросов электробезопасности, уровней тока в различных ситуациях и их последствий.Компетентность и добросовестность писателя безупречны *. Обсуждение относится к положениям стандарта IEC60990 «Измерение тока прикосновения и тока защитного проводника». Это стандарт «для денег», к которому у меня нет доступа, но выдержки из него приведены в приведенной выше ссылке и в других местах.
- ‘*’ P E Perkins PE.
[email protected]
Руководитель IEC TC108 / WG5,
IEC 60990 «Измерение тока прикосновения и тока защитного проводника»
Тщательное, но не исчерпывающее изучение вышеуказанного документа и других связанных веб-материалов ясно дает понять, что
Связанный:
Полная копия стандарта ECMA287 — Безопасность электронного оборудования
Сенсорный документ с данными для сравнения тока — P Perkins
NIOSH — смерть рабочих от удара током
Сообщается о двух смертельных случаях от электрического тока.Один на 12 В. Один на 24В. Обратите внимание, что ОБА это неподтвержденные ереси сообщения, и фактическая причина смерти , возможно, не была смертью от электрического тока.
Таблица 1. Расчетное влияние переменного тока 60 Гц
1 мА Едва ощутимый
16 мА Максимальный ток, который средний человек может схватить и «отпустить»
20 мА Паралич дыхательных мышц
100 мА Порог фибрилляции желудочков
2 Ампера Остановка сердца и повреждение внутренних органов
15/20 А Общий предохранитель или автоматический выключатель размыкает цепь *
* Контакт с током 20 миллиампер может быть фатальным.
В качестве ориентира обычный домашний автоматический выключатель может быть рассчитан на 15, 20 или 30 ампер.
Интересно — у этого ответа 1 отрицательный голос и на удивление мало положительных голосов, учитывая несомненную правду, которую он говорит. Может быть, голосующий против и любой, кто не думает, что это хороший ответ, хотели бы сказать мне, почему? Цель состоит в том, чтобы быть сбалансированным, объективным и максимально основанным на фактах. Если это не удается, пожалуйста, сообщите.
Какую максимальную силу тока может выдержать человеческое тело?
Какую максимальную силу тока может выдержать человеческое тело? — Обмен электротехнического стека
Сеть обмена стеков
Сеть Stack Exchange состоит из 177 сообществ вопросов и ответов, включая Stack Overflow, крупнейшее и пользующееся наибольшим доверием онлайн-сообщество, где разработчики могут учиться, делиться своими знаниями и строить свою карьеру.
Посетить Stack Exchange
0
+0
- Авторизоваться
Зарегистрироваться
Electrical Engineering Stack Exchange — это сайт вопросов и ответов для профессионалов в области электроники и электротехники, студентов и энтузиастов.Регистрация займет всего минуту.
Зарегистрируйтесь, чтобы присоединиться к этому сообществу
Кто угодно может задать вопрос
Кто угодно может ответить
Лучшие ответы голосуются и поднимаются наверх
Спросил
Просмотрено
16к раз
\ $ \ begingroup \ $
Закрыто. Вопрос не по теме. В настоящее время он не принимает ответы.
Хотите улучшить этот вопрос? Обновите вопрос, чтобы он соответствовал теме обмена электротехническими стеками.
Закрыт 7 лет назад.
Что вызывает смерть человека, когда через него проходит определенное количество тока? И какой максимальный ток может выдержать человек?
Создан 30 янв.
Фахад Наим
1411 золотой знак11 серебряный знак66 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $
5
\ $ \ begingroup \ $
10 мА через сердце может быть достаточно, чтобы убить человека, независимо от напряжения.
Обычно ваша кожа имеет очень высокое сопротивление. Но если электрический ток каким-либо образом попадет в сердце, низкое напряжение может быть фатальным, поскольку ваши внутренние органы имеют намного меньшее сопротивление, чем ваша кожа.
JYelton
24.7k2929 золотых знаков114114 серебряных знака225225 бронзовых знаков
Создан 30 янв.
Pyxzure
3121 серебряный знак88 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $
4
\ $ \ begingroup \ $
На самом деле ваш вопрос содержит много переменных.А также это зависит от человека к человеку (хотя не очень большая разница). Но для средних расчетов я говорю, что 100 вольт при 100 миллиампер, скажем, чуть более секунды или двух достаточно, чтобы убить человека.
Создан 30 янв.
радиантшоу
43922 золотых знака88 серебряных знаков1616 бронзовых знаков
\ $ \ endgroup \ $
Не тот ответ, который вы ищете? Просмотрите другие вопросы с тегами текущие или задайте свой вопрос.
Электротехнический стек Exchange лучше всего работает с включенным JavaScript
Ваша конфиденциальность
Нажимая «Принять все файлы cookie», вы соглашаетесь с тем, что Stack Exchange может хранить файлы cookie на вашем устройстве и раскрывать информацию в соответствии с нашей Политикой в отношении файлов cookie.
Принимать все файлы cookie
Настроить параметры
Что такое безопасное напряжение и безопасный ток человеческого тела? — Новости
25 мая 2019
Напряжение безопасности человеческого тела
Отраслевые нормы Безопасное напряжение не выше 36 В, постоянное безопасное напряжение контакта 24 В, безопасный ток 10 мА.Степень повреждения человеческого тела, вызванного поражением электрическим током, в основном зависит от величины тока, протекающего через человеческое тело, и продолжительности включения питания. Чем больше сила тока, тем больше смертельный риск; чем больше продолжительность, тем больше вероятность смерти. Минимальное значение тока, которое можно почувствовать, называется током считывания. Переменный ток составляет 1 мА, а постоянный ток — 5 мА. Максимальный ток, от которого можно избавиться после электрошока, называется током, переменный ток — 10 мА, постоянный ток — 50 мА, а постоянный — 50 мА.Опасный для жизни ток называется смертельным током, а смертельный ток составляет 50 мА. В случае защиты от поражения электрическим током допустимый ток человеческого тела обычно составляет 30 мА.
Какая причина поражения электрическим током?
1, поражение электрическим током
Смерть человека или животного вызвана прохождением электрического тока в человеческом теле, который нарушает биоэлектричество нервной проводимости человеческого тела, в результате чего мозг теряет контроль тела, или чувствовать ненормальную стимуляцию, и давать неправильные команды мышцам и органам.Особенно, когда ток проходит через сердце, сердце сядет на корточки и перестанет биться, что приведет к гибели человеческого тела из-за нехватки кислорода. Дело не в том, что люди, у которых есть ток, будут поражены электрическим током, в зависимости от силы тока. Сила тока равна напряжению, разделенному на сопротивление человеческого тела. Почему батарея не разряжена? Поскольку напряжение батареи слишком низкое, ток, генерируемый в человеческом теле, слишком мал, люди не чувствуют и не могут причинить вред людям.Чем больше ток, тем больше вероятность того, что человека ударит током. Это означает, что чем выше напряжение, тем опаснее.
2, электрические ожоги
Когда человеческое тело подвергается воздействию высокого напряжения, в теле генерируется большой ток, который может вызвать ожоги, ожоги и т. Д. Тела из-за теплового воздействия тока . Видно, что независимо от вида поражения электрическим током, главной причиной смерти людей и животных является прохождение электрического тока через тело.Необходимым условием для генерации тока является создание замкнутого контура.
Принцип безопасного напряжения
Согласно закону Ома (I = U / R) можно знать, что величина тока, протекающего через тело человека, зависит от приложенного напряжения и сопротивления тела.
В дополнение к сопротивлению человека сопротивление человеческого тела также должно быть связано с одеждой, обувью, штанами и другим электрическим сопротивлением вне человеческого тела. Хотя сопротивление человеческого тела обычно может достигать 5000 Ом, существует множество факторов, влияющих на сопротивление тела, таких как влажная кожа и пот, с проводящей пылью, площадью контакта и давлением заряженного тела, а также влажным маслом одежды, обуви и т. Д. носки могут снизить сопротивление тела, поэтому ток, протекающий через тело человека, невозможно рассчитать заранее.
Следовательно, чтобы определить условия безопасности, ток безопасности часто не используется, но напряжение безопасности используется для оценки: при нормальных обстоятельствах, то есть в среде, где существует риск высыхания и риск Поражение электрическим током небольшое, безопасное напряжение регулируется до 24 В, а поражение электрическим током опасно для влажности. В более крупных условиях (например, металлические контейнеры, сварка и ремонт труб) безопасное напряжение регулируется до 12 В, так что ток через тело человека во время поражения электрическим током может быть ограничен небольшим диапазоном, что может защитить личную безопасность до определенная степень..
Когда сопротивление тела постоянно, чем выше напряжение, с которым контактирует человеческое тело, тем больше ток, проходящий через человеческое тело, и тем серьезнее повреждение человеческого тела. Но дело не в том, что люди могут причинить вред человеческому телу, прикоснувшись к источнику питания. В повседневной жизни мы касаемся руками полюсов обычных сухих батарей, а человеческое тело не испытывает никаких ощущений. Это связано с тем, что напряжение обычных сухих батарей низкое (1,5 В постоянного тока). Когда напряжение, приложенное к человеческому телу, ниже определенного значения, напряжение не вызовет серьезных повреждений человеческого тела за короткое время.Мы называем это напряжение безопасным напряжением.
Что такое безопасное напряжение и безопасный ток человеческого тела?
Безопасное напряжение:
36 В в случае сухости, 24 В в небольшом количестве и только 12 В в особенно влажных условиях. 24 В опасно при нормальных условиях окружающей среды.
Безопасный ток:
Безопасное напряжение и ток синхронизированы. Если напряжение достигает 1000 В, а ток составляет всего 1 мА, это не причинит вреда человеческому телу.Например, в настоящее время обычно используется электронная мышеловка высокого напряжения, низкого тока. Люди сталкиваются с онемением, но большой опасности нет.
В нормальных условиях, ток ниже 15 мА, люди могут бодрствовать, вы можете избавиться от них. Однако ток 15 мА и более опасен для человеческого организма. В зависимости от влажности окружающей среды он может вызвать затруднения при избавлении от него и затруднение дыхания.
Безопасность электричества относительна, в основном зависит от вашего контакта и проводимости воздуха и окружающей среды.
Откуда берется безопасное напряжение 36В для человеческого тела?
Величина сопротивления тела в основном зависит от полноты и худобы тела и практически не зависит от внешних факторов. Его значение составляет около 500 Ом, но сопротивление кожи сильно варьируется в зависимости от условий, поэтому сопротивление тела также находится в большом диапазоне. Изменения внутри.
На электрическое сопротивление тела влияет множество факторов. Кожа не только толстая, но и влажная, потная, поврежденная, а токопроводящая пыль снижает сопротивление тела.Увеличенная площадь контакта и повышенное контактное давление также уменьшат сопротивление тела. Повышенное контактное напряжение пробивает роговой слой эпидермиса и увеличивает электролиз тела, что также снижает сопротивление тела.
Кроме того, сопротивление тела также уменьшается с увеличением частоты сети, например, сопротивление тела при 100 кГц составляет примерно половину от сопротивления при 50 Гц. В нормальных условиях сопротивление тела можно рассматривать в диапазоне 1000 ~ 1500 Ом, самое низкое можно измерить в 800 Ом.Согласно экспериментам и анализу, предельный ток частоты сети, допустимый для человеческого тела, составляет около 50 мА, поэтому его можно рассчитать в соответствии с законом Ома, U = IR≈0,05 & TImes; 800 = 40 (В), и максимально допустимой частотой сети. по человеческому телу известно. Напряжение примерно 40 В.
Таким образом, безопасное напряжение в Китае регулируется на уровне 36 В и 12 В. Для мест с плохими условиями труда, таких как большие трубы, шахты, котлы и другие металлические контейнеры с хорошей электропроводностью, меньшим сопротивлением тела или увеличенными возможностями контакта, безопасное напряжение следует установить ниже, обычно это 24 В или 12 В.Для 12 В это также называется абсолютным безопасным напряжением.
Рейтинг безопасного напряжения Китая
Национальный стандарт «Безопасное напряжение» предусматривает, что рейтинг безопасного напряжения Китая составляет 42 В, 36 В, 24 В, 12 В и 6 В, которые следует выбирать в зависимости от рабочего места, условий оператора, использования. режим, режим питания, состояние линии и другие факторы. Безопасное напряжение — это напряжение, которое не вызывает физического удара, обычно менее 36 вольт.
Безопасное напряжение — это напряжение, не вызывающее прямой смерти или инвалидности.«Безопасное сверхнизкое напряжение», обеспечивающее непрерывный контакт в нормальных условиях окружающей среды, составляет 24 В. (также может быть 36 В, 12 В переменного / постоянного тока, 24 В является наиболее распространенным)
Национальный стандарт «Безопасное напряжение» (GB3805-83) предусматривает, что номинальное напряжение безопасности Китая составляет 42 В, 36 В, 24 В, 12 В и 6 В, которое следует выбирать в зависимости от рабочего места, условий работы оператора, режима использования, режима питания, состояния линии и других факторов. .
24 В в зданиях с высоким риском поражения электрическим током.
Это 12 В в зданиях с особой опасностью поражения электрическим током.
Смертельный удар электрическим током: какое напряжение вызывает смерть?
Вопрос с подвохом. Само по себе напряжение — не единственный фактор, способствующий серьезности поражения электрическим током. Ток, обычно измеряемый в амперах, также является важной частью уравнения, наряду с другими второстепенными факторами.
Напряжение — это мера давления или силы электрической энергии, проходящей через проводник, тогда как ток — это, скорее, показатель скорости электрического потока.Это ток, проходящий через тело, сжимает сердце или вызывает его фибрилляцию, что может привести к смерти.
Так что вопрос действительно должен быть: Сколько тока нужно, чтобы кого-то убить?
Ответа очень мало. Сила тока всего 0,007 ампер (7 мА) через сердце в течение трех секунд достаточно, чтобы убить. Прохождение 0,1 ампер (100 мА) через тело почти наверняка приведет к летальному исходу.
Однако сила тока при поражении электрическим током определяется напряжением и сопротивлением цепи.Человеческое тело обладает высоким сопротивлением электрическому току, что означает, что без достаточного напряжения опасное количество тока не может протекать через тело и вызывать травмы или смерть. Как показывает практика, более пятидесяти вольт достаточно, чтобы пропустить через тело потенциально смертельный ток.
Другие факторы, которые могут определять степень поражения электрическим током, включают продолжительность удара и место его попадания в тело. Например, удар током, передаваемый от одной руки через грудь к другой руке, намного опаснее, чем удар между двумя пальцами ног.
Вот несколько примеров:
- Удар статическим электричеством может составлять 20000 вольт или более, но при очень малом токе и на очень короткое время: безвредно
- Аккумулятор 9 В имеет недостаточное напряжение для прохождения опасного уровня тока через тело: безвредный
- Розетка 240 В переменного тока находится под опасным напряжением и более чем способна пропускать очень опасный ток: потенциально опасно для жизни
- Разряд молнии может быть миллиардом вольт и обеспечивать чрезвычайно высокий ток (около 30 000 ампер): потенциально смертельный
Поражение электрическим током, опасности и риски
Реальная опасность от электричества — это поражение электрическим током, поэтому опасные электрические условия называются опасностями поражения электрическим током.Для человека поражение электрическим током возникает из-за реакции организма на электрический ток, протекающего через тело, а не из-за того, насколько велик существующий уровень электрического напряжения.
Поражение электрическим током человека может быть как легким, как легкое покалывание, так и серьезным, как мгновенная смерть. Когда человеческое тело вступает в контакт с электрическим напряжением, тело фактически становится параллельным током, проходящим по пути с заземляющим проводником электрического устройства к земле. Электрический ток будет течь по заземляющему проводнику, а также через тело человека.Закон Ома определяет, сколько электрического тока будет протекать по заземляющему проводнику и по телу человека. Этот электрический ток, протекающий через человеческое тело, вызовет у человека некоторый шок.
Чтобы лучше понять, как величина силы тока, которая будет влиять на человеческое тело, и как тело реагирует на эти уровни силы тока, мы должны сначала рассмотреть примеры сопротивления тела в точках контакта человека в различных условиях
Тип контакта | Сухой | Мокрый | ||||
Проволока касалась пальцем | 40,000 — 1,000,000 Ом | 9044 9044 9044 | 9044 9044 9044 в руке | 15,000 — 50,000 Ом | 3,000 — 5,000 Ом | |
Ручные плоскогубцы по металлу | 5,000 — 10,000 Ом | Контакт ладонью | 3000 — 8000 Ом | 1000 — 2000 Ом | ||
1.5-дюймовая металлическая труба, удерживаемая одной рукой | 1000 — 3000 Ом | 500, 1500 Ом | ||||
1,5-дюймовая металлическая труба, удерживаемая двумя руками | 500 — 1500 Ом | |||||
Рука, погруженная в токопроводящую жидкость | 200-500 Ом | |||||
Ножка погружена в токопроводящую жидкость |
Условия, необходимые для создания сопротивления тела 1000 Ом, не должны быть такими экстремальными, как то, что было представлено (потная кожа при контакте с золотым кольцом).Сопротивление тела может уменьшаться при приложении напряжения (особенно если столбняк заставляет пострадавшего крепче держать проводник), так что при постоянном напряжении удар может усилиться после первого контакта. То, что начинается как легкий шок — ровно настолько, чтобы «заморозить» жертву, чтобы она не могла отпустить ее, может перерасти в нечто достаточно серьезное, чтобы убить ее, поскольку сопротивление их тела уменьшается, а сила тока соответственно увеличивается.
Напряжение не является надежным индикатором опасности, потому что сопротивление тела изменяется настолько широко, что невозможно предсказать, какой ток будет протекать через тело при заданном напряжении.
Переменный ток опаснее постоянного, а 60-тактный ток опаснее высокочастотного. Сопротивление кожи уменьшается, когда кожа влажная или когда область кожи, контактирующая с источником напряжения, увеличивается. Он также быстро уменьшается при продолжительном воздействии электрического тока.
Навскидку может показаться, что удар в 10 000 вольт будет более смертоносным, чем 100 вольт. Это не обязательно так! Людей ударили током от бытовых приборов, использующих обычные домашние источники питания на 110 вольт, и от электрических приборов в промышленности, использующих всего лишь 42 вольта постоянного тока.Реальная мера силы удара заключается в величине тока (в амперах), протекающего через тело, а не в напряжении. Любое электрическое устройство, используемое в электрической цепи дома, может при определенных условиях передавать смертельный ток.
Это электрический ток, который наносит ущерб. Ток равен напряжению, разделенному на сопротивление (I = V / R), но сопротивление человеческого тела варьируется настолько широко, что невозможно утверждать, что одно напряжение «опасно», а другое — «безопасно».
Путь через тело имеет прямое отношение к опасности удара током.Ток, проходящий от пальца к локтю через руку, может вызвать только болезненный шок, но тот же ток, проходящий из руки в руку или из руки в ногу, вполне может быть фатальным.
Таким образом, при работе с высоковольтными цепями использовать только одну руку (держать одну руку за спиной), а также стоять или сидеть на изоляционном материале является хорошей привычкой безопасности.
Некоторые люди очень чувствительны к току, испытывая непроизвольное сокращение мышц при ударах статического электричества.Другие могут получить большие искры от разряда статического электричества и почти не почувствовать его, не говоря уже о мышечном спазме. Несмотря на эти различия, с помощью тестов были разработаны приблизительные руководящие принципы, которые показывают, что для проявления вредных эффектов требуется очень небольшой ток).
Вызовет ли обычное бытовое напряжение 120 вольт опасное поражение электрическим током? По-разному!
Если сопротивление вашего тела составляет 100 000 Ом, то протекающий ток будет:
120 В / 100 000 Ом = 0.0012 ампер, что равно 1,2 мА. Человек может почувствовать легкое покалывание.
Но если вы только что сыграли пару сетов в теннис, потеете и ходите босиком, тогда ваше сопротивление относительно земли может быть всего 1000 Ом. Тогда ток будет:
120 В / 1000 Ом = 0,12 ампер, что равно 120 мА. У человека будет фибрилляция желудочков, и смерть может наступить, если медицинская помощь не будет оказана быстро.
Тяжесть шока от данного источника будет зависеть от его прохождения через ваше тело.
Электрический ток повреждает организм тремя различными способами: (1) он вредит или мешает нормальному функционированию нервной системы и сердца; (2) подвергает тело сильному нагреву; и (3) заставляет мышцы сокращаться.
Все приведенные ниже значения силы тока указаны в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампера):
переменного тока (60 Гц мА) | постоянного тока (мА) | Эффект | Сопротивление тела, необходимое для создания тока при 120 В переменного тока | Сопротивление тела, необходимое для создания тока при 50 В постоянного тока | |||||||||||||||||||||||||
0.3 (женщины) | 0,6 | Легкое ощущение под рукой | 400000 Ом | 83,333 Ом | |||||||||||||||||||||||||
0,4 (мужчины)
| Легкие ощущения под рукой | 300000 Ом | 125000 Ом | ||||||||||||||||||||||||||
0,7 (женщины) | 3,5 | Пороговое значение | 14,285 Ом | ||||||||||||||||||||||||||
1.1 (Мужчины) | 5,2 | Порог восприятия | 109,090 Ом | 9,615 Ом | |||||||||||||||||||||||||
6 (Боль Женщины)
| 20000 Ом | 1190 Ом | |||||||||||||||||||||||||||
9 (Мужчины) | 62 | Болезненный, но произвольный мышечный контроль сохраняется | 806 Ом | ||||||||||||||||||||||||||
10.5 (женщины) | 51 | Болезненно, чтобы отпустить провода | 11,428 Ом | 980 Ом | |||||||||||||||||||||||||
16 (Мужчины)
| 7,500 Ом | 657 Ом | |||||||||||||||||||||||||||
15 (Женщины) | 60 | 60 | 0003 Сильная боль 0006 Сильная боль 0006 | 833 Ом | |||||||||||||||||||||||||
23 (Мужчины) | 90 | Сильная боль, затрудненное дыхание | 5217 Ом | 0 9044 0 9044 | Болезненный шок, потеря мышечного контроля | 4800 Ом | |||||||||||||||||||||||
Болезненный шок, потеря мышечного контроля | 4000 Ом | ||||||||||||||||||||||||||||
20-75 | Этот шок более серьезен.Вы получите болезненный толчок, и контроль над мышцами будет потерян, что приведет к неспособности отпустить то, что вы, возможно, схватили, что вас шокирует | 1600 Ом | |||||||||||||||||||||||||||
75-100 | По мере приближения силы тока к 100 миллиампер возникает фибрилляция желудочков сердца и наносится ущерб | 1,200 | |||||||||||||||||||||||||||
100 (женщины) | 500
| 1,200 Ом | 100 Ом | ||||||||||||||||||||||||||
100 (Мужчины) | 500 | Возможная фибрилляция сердца через 3 секунды |
|
|
КОЛИЧЕСТВО ТОКА, ПРОТЕКАЮЩЕГО ЧЕРЕЗ ТЕЛО
Фактором смерти при поражении электрическим током является ток (в амперах), а не напряжение. Напряжение определяет только то, сколько тока будет проходить через заданное сопротивление тела. В целом сопротивление тела поражению электрическим током минимально (от 150 000 до 600 000 Ом). Даже контакт со стандартными цепями на 110 вольт может быть смертельным при определенных условиях.
ТЕКУЩИЙ ПУТЬ ЧЕРЕЗ ТЕЛО ОТ ВХОДА К ВЫХОДУ
Пути тока из рук в руки, от головы к ноге и от уха к уху являются наиболее опасными, поскольку они могут вызвать серьезное повреждение сердце, легкие и мозг.Вот почему важно не носить металлические украшения, не опираться на электрооборудование и не использовать его обеими руками, чтобы не стать частью цепи.
ПРОДОЛЖИТЕЛЬНОСТЬ ВРЕМЕНИ НАХОДИТСЯ ТЕЛА В КОНТУРЕ
Чем дольше тело находится в цепи, тем больше повреждение. Возможно, вам не удастся отпустить ток от 15 до 20 миллиампер. Температура тела может повыситься, что может привести к повреждению тканей, костей и органов.
Измените прокладку электрических шнуров или удлинителей так, чтобы они не проходили через проход / коридор, трубы или двери.
Выключите и отсоедините оборудование перед снятием защитной крышки, чтобы устранить замятие, заменить деталь и т. Д.
Не используйте электрическую розетку или выключатель, если защитная крышка приоткрыта, треснула или отсутствует.
При подключении электрических устройств используйте сухие руки и стойте на сухой поверхности.
ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ БЕЗОПАСНОСТЬ — прикладное промышленное электричество
Важность электробезопасности
С помощью этого урока я надеюсь избежать распространенной ошибки, обнаруживаемой в учебниках по электронике, состоящей в игнорировании или недостаточном освещении темы электробезопасности.Я предполагаю, что тот, кто читает эту книгу, хотя бы мимолетно заинтересован в реальной работе с электричеством, и поэтому тема безопасности имеет первостепенное значение.
Еще одно преимущество включения подробного урока по электробезопасности — это практический контекст, который он устанавливает для основных понятий напряжения, тока, сопротивления и проектирования схем. Чем более актуальной будет техническая тема, тем больше вероятность того, что студент обратит внимание и поймет. А что может быть важнее приложения для личной безопасности? Кроме того, поскольку электрическая энергия является повседневным явлением в современной жизни, почти любой может ознакомиться с иллюстрациями, приведенными на таком уроке.Вы когда-нибудь задумывались, почему птиц не шокирует, когда они отдыхают на линиях электропередач? Читайте и узнайте!
Физиологические эффекты электричества
Большинство из нас испытали ту или иную форму электрического «шока», когда электричество заставляет наше тело испытывать боль или травму. Если нам повезет, степень этого переживания ограничится покалыванием или приступами боли из-за накопления статического электричества, проходящего через наши тела. Когда мы работаем с электрическими цепями, способными передавать большую мощность нагрузкам, поражение электрическим током становится гораздо более серьезной проблемой, а боль — наименее значимым результатом поражения электрическим током.
Поскольку электрический ток проходит через материал, любое противодействие току (сопротивлению) приводит к рассеиванию энергии, обычно в виде тепла. Это самый простой и понятный эффект воздействия электричества на живую ткань: ток заставляет ее нагреваться. Если количество выделяемого тепла достаточно, ткань может обжечься. Эффект носит физиологический характер, такой же, как и повреждение, вызванное открытым пламенем или другим высокотемпературным источником тепла, за исключением того, что электричество обладает способностью сжигать ткани под кожей жертвы, даже обжигая внутренние органы.
Как электрический ток влияет на нервную систему
Еще одно воздействие электрического тока на организм, возможно, наиболее опасное, касается нервной системы. Под «нервной системой» я имею в виду сеть особых клеток в организме, называемых нервными клетками или нейронами, которые обрабатывают и проводят множество сигналов, ответственных за регуляцию многих функций организма. Мозг, спинной мозг и сенсорные / двигательные органы в теле функционируют вместе, позволяя ему чувствовать, двигаться, реагировать, думать и запоминать.
Нервные клетки взаимодействуют друг с другом, действуя как «преобразователи», создавая электрические сигналы (очень малые напряжения и токи) в ответ на ввод определенных химических соединений, называемых нейротрансмиттерами , и высвобождая эти нейротрансмиттеры при стимуляции электрическими сигналами. Если электрический ток достаточной силы проходит через живое существо (человека или другое), его эффектом будет подавление крошечных электрических импульсов, обычно генерируемых нейронами, перегрузка нервной системы и предотвращение способности рефлекторных и волевых сигналов действовать. задействовать мышцы.Мышцы, вызванные внешним (шоковым) током, непроизвольно сокращаются, и жертва ничего не может с этим поделать.
Эта проблема особенно опасна, если пострадавший касается руками проводника под напряжением. Мышцы предплечья, отвечающие за сгибание пальцев, как правило, лучше развиты, чем мышцы, отвечающие за разгибание пальцев, и поэтому, если оба набора мышц будут пытаться сокращаться из-за электрического тока, проводимого через руку человека, «сгибающие» мышцы выиграют, сжимая пальцы в кулак.Если проводник, подающий ток к пострадавшему, обращен к ладони его или ее руки, это сжимающее действие заставит руку крепко ухватиться за провод, тем самым ухудшая ситуацию, обеспечивая отличный контакт с проводом. Пострадавший совершенно не сможет отпустить проволоку.
С медицинской точки зрения это состояние непроизвольного сокращения мышц называется столбняк . Электрики, знакомые с этим эффектом поражения электрическим током, часто называют обездвиженную жертву поражения электрическим током «зависшей в цепи».Вызванный током столбняк можно прервать, только отключив ток через пострадавшего.
Даже когда ток прекращается, жертва не может восстановить произвольный контроль над своими мышцами в течение некоторого времени, поскольку химический состав нейротрансмиттера находится в беспорядке. Этот принцип был применен в устройствах «электрошокера», таких как тазеры, которые основаны на принципе мгновенного электрического шока жертве высоковольтным импульсом, передаваемым между двумя электродами. Правильно нанесенный электрошокер временно (на несколько минут) обездвиживает жертву.
Однако электрический ток может воздействовать не только на скелетные мышцы жертвы электрошока. Мышца диафрагмы, контролирующая легкие, и сердце, которое само по себе является мышцей, также могут быть «заморожены» в состоянии столбняка электрическим током. Даже токи, слишком слабые для того, чтобы вызвать столбняк, часто способны перебивать сигналы нервных клеток настолько, что сердце не может биться должным образом, что приводит к состоянию, известному как фибрилляция . Фибриллирующее сердце скорее трепещет, чем бьется, и не может перекачивать кровь к жизненно важным органам тела.В любом случае смерть от удушья и / или остановки сердца обязательно наступит из-за достаточно сильного электрического тока, проходящего через тело. По иронии судьбы, медицинский персонал использует сильный разряд электрического тока, приложенный к груди жертвы, чтобы «подтолкнуть» фибриллирующее сердце к нормальному ритму биений.
Эта последняя деталь подводит нас к еще одной опасности поражения электрическим током, свойственной коммунальным энергосистемам. Хотя наше первоначальное исследование электрических цепей будет сосредоточено почти исключительно на постоянном токе (постоянном токе или электричестве, которое движется в непрерывном направлении в цепи), современные энергетические системы используют переменный ток или переменный ток.Технические причины такого предпочтения переменного тока перед постоянным током в энергосистемах не имеют отношения к этому обсуждению, но особые опасности каждого вида электроэнергии очень важны для темы безопасности.
Воздействие переменного тока на организм во многом зависит от частоты. Низкочастотный (от 50 до 60 Гц) переменный ток используется в домашних хозяйствах США (60 Гц) и Европы (50 Гц); он может быть опаснее высокочастотного переменного тока и в 3-5 раз опаснее постоянного тока того же напряжения и силы тока. Низкочастотный переменный ток вызывает длительное сокращение мышц (тетанию), которое может прижать руку к источнику тока, продлевая воздействие.Постоянный ток, скорее всего, вызовет одиночное судорожное сокращение, которое часто заставляет жертву отойти от источника тока.
Переменный характер
AC имеет большую тенденцию приводить нейроны кардиостимулятора в состояние фибрилляции, тогда как DC имеет тенденцию просто вызывать остановку сердца. Как только ток разряда прекращается, у «замороженного» сердца больше шансов восстановить нормальный ритм сердечных сокращений, чем у фибриллирующего сердца. Вот почему «дефибриллирующее» оборудование, используемое врачами скорой помощи, работает: электрический разряд, подаваемый дефибриллятором, — это постоянный ток, который останавливает фибрилляцию и дает сердцу шанс восстановиться.
В любом случае электрические токи, достаточно высокие, чтобы вызвать непроизвольное мышечное действие, опасны, и их следует избегать любой ценой. В следующем разделе мы рассмотрим, как такие токи обычно входят в тело и выходят из него, а также рассмотрим меры предосторожности против таких случаев.
- Электрический ток может вызвать глубокие и серьезные ожоги тела из-за рассеивания мощности через электрическое сопротивление тела.
- Столбняк — это состояние, при котором мышцы непроизвольно сокращаются из-за прохождения внешнего электрического тока через тело.Когда непроизвольное сокращение мышц, управляющих пальцами, приводит к тому, что жертва не может отпустить проводник, находящийся под напряжением, жертва считается «замороженной в цепи».
- Диафрагма (легкие) и сердечные мышцы одинаково подвержены воздействию электрического тока. Даже токи, слишком слабые, чтобы вызвать столбняк, могут быть достаточно сильными, чтобы мешать работе нейронов кардиостимулятора, заставляя сердце трепетать, а не сильно биться.
- Постоянный ток (DC) с большей вероятностью вызовет столбняк в мышцах, чем переменный ток (AC), поэтому постоянный ток с большей вероятностью «заморозит» жертву в случае шока.Однако переменный ток с большей вероятностью вызовет фибрилляцию сердца жертвы, что является более опасным состоянием для жертвы после прекращения действия электрического тока.
Электричество требует полного пути (цепи) для непрерывного потока. Вот почему удар, полученный от статического электричества, является только мгновенным толчком: течение тока обязательно кратковременно, когда статические заряды уравниваются между двумя объектами. Подобные шоки самоограниченной продолжительности редко бывают опасными.
Без двух точек контакта на теле для входа и выхода тока, соответственно, опасность поражения электрическим током отсутствует. Вот почему птицы могут спокойно отдыхать на высоковольтных линиях электропередачи, не подвергаясь электрошоку: они контактируют с цепью только в одной точке.
Рис. 1.1
Для того, чтобы ток протекал по проводнику, должно присутствовать напряжение, которое его мотивирует. Напряжение, как вы должны помнить, всегда относительно между двумя точками . Не существует такого понятия, как напряжение «на» или «в» одной точке цепи, и поэтому птица, контактирующая с одной точкой в вышеуказанной цепи, не имеет напряжения, приложенного к ее телу, чтобы установить ток через нее.Да, даже если они опираются на две ножки , обе ступни касаются одного и того же провода, что делает их электрически общими . С точки зрения электричества, обе птичьи лапы соприкасаются с одной и той же точкой, поэтому между ними нет напряжения, которое могло бы стимулировать ток через тело птицы.
Это может привести к мысли, что невозможно получить поражение электрическим током, прикоснувшись только к одному проводу. Как птицы, если мы будем касаться только одного провода за раз, мы будем в безопасности, верно? К сожалению, это не так.В отличие от птиц, при контакте с «живым» проводом люди обычно стоят на земле. Часто одна сторона энергосистемы будет намеренно подключена к заземлению, и поэтому человек, касающийся одного провода, фактически устанавливает контакт между двумя точками в цепи (провод и заземление):
Рис. 1.2
Значок земли представляет собой набор из трех горизонтальных полос уменьшающейся ширины, расположенных в нижнем левом углу показанной схемы, а также у ступни человека, подвергающегося электрошоку.В реальной жизни заземление энергосистемы представляет собой какой-то металлический проводник, закопанный глубоко в землю для обеспечения максимального контакта с землей. Этот проводник электрически подключен к соответствующей точке соединения в цепи толстым проводом. Заземление жертвы осуществляется через ноги, которые касаются земли.
В этот момент в уме ученика обычно возникает несколько вопросов:
- Если наличие точки заземления в цепи обеспечивает легкую точку контакта для кого-то, чтобы получить электрошок, зачем вообще она в цепи? Разве схема без заземления не была бы безопаснее?
- Человек, которого шокирует, вероятно, не ходит босиком.Если резина и ткань являются изоляционными материалами, то почему их обувь не защищает их, предотвращая образование цепи?
- Насколько хорошим проводником может быть грязь ? Если вы можете быть поражены током, протекающим через землю, почему бы не использовать землю в качестве проводника в наших силовых цепях?
Отвечая на первый вопрос, наличие намеренной точки «заземления» в электрической цепи должно гарантировать, что будет безопасно контактировать с одной ее стороной.Обратите внимание, что если бы наша жертва на приведенной выше диаграмме коснулась нижней стороны резистора, ничего бы не произошло, даже если бы их ноги все еще касались земли:
Рисунок 1.3
Поскольку нижняя сторона цепи надежно соединена с землей через точку заземления в нижнем левом углу цепи, нижний провод цепи электрически общий с заземлением. Поскольку между электрически общими точками не может быть напряжения, на человека, контактирующего с нижним проводом, не будет напряжения, и они не получат удара током.По той же причине провод, соединяющий цепь с заземляющим стержнем / пластинами, обычно остается оголенным (без изоляции), так что любой металлический объект, о который он задевает, будет электрически общим с землей.
Заземление цепи гарантирует, что по крайней мере одна точка в цепи будет безопасна для прикосновения. Но как насчет того, чтобы оставить цепь полностью незаземленной? Разве это не сделало бы человека, касающегося только одного провода, таким же безопасным, как птица, сидящая только на одном? В идеале да. Практически нет.Посмотрите, что происходит без земли:
Рисунок 1.4
Несмотря на то, что ноги человека все еще соприкасаются с землей, любая точка в цепи должна быть безопасной для прикосновения. Поскольку не существует полного пути (цепи), проходящего через тело человека от нижней стороны источника напряжения к верхней, нет возможности установить ток через человека. Однако все это может измениться из-за случайного заземления, например, если ветка дерева касается линии электропередачи и обеспечивает соединение с землей.Такое случайное соединение между проводником энергосистемы и землей (землей) называется замыканием на землю .
Рисунок 1.5
Замыкания на землю
Замыкания на землю могут быть вызваны многими причинами, в том числе скоплением грязи на изоляторах линий электропередач (создание пути грязной воды для тока от проводника к полюсу и к земле, когда идет дождь), проникновением грунтовых вод в подземные проводники линии электропередачи. , и птицы, приземляющиеся на линии электропередачи, перемыкая линию к полюсу своими крыльями.Учитывая множество причин замыканий на землю, они, как правило, непредсказуемы. В случае с деревьями никто не может гарантировать , к какому проводу могут касаться их ветви. Если бы дерево задело верхний провод в цепи, это сделало бы верхний провод безопасным для прикосновения, а нижний опасным — как раз противоположность предыдущему сценарию, когда дерево касается нижнего провода:
Рисунок 1.6
Когда ветвь дерева соприкасается с верхним проводом, этот провод становится заземленным проводом в цепи, электрически общим с заземлением.Следовательно, между этим проводом и землей нет напряжения, а есть полное (высокое) напряжение между нижним проводом и землей. Как упоминалось ранее, ветви деревьев являются лишь одним потенциальным источником замыканий на землю в энергосистеме. Рассмотрим незаземленную энергосистему без соприкосновения деревьев с деревьями, но на этот раз с два человека касаются отдельных проводов:
Рис. 1.7
Когда каждый человек стоит на земле, контактируя с разными точками цепи, путь для электрического тока проходит через одного человека, через землю и через другого человека.Несмотря на то, что каждый человек думает, что он в безопасности, коснувшись только одной точки в цепи, их совместные действия создают смертельный сценарий. Фактически, один человек действует как замыкание на землю, что делает его небезопасным для другого человека. Именно поэтому незаземленные энергосистемы опасны: напряжение между любой точкой цепи и землей (землей) непредсказуемо, потому что замыкание на землю может возникнуть в любой точке цепи в любое время. Единственный персонаж, который гарантированно будет в безопасности в этих сценариях, — это птица, которая вообще не связана с землей! Надежно подключив обозначенную точку цепи к заземлению («заземлив» цепь), по крайней мере, безопасность может быть обеспечена в этой точке.Это большая гарантия безопасности, чем полное отсутствие заземления.
Отвечая на второй вопрос, обувь на резиновой подошве действительно обеспечивает некоторую электрическую изоляцию, чтобы помочь защитить кого-то от проведения электрического тока через ступни. Однако наиболее распространенные конструкции обуви не являются электрически «безопасными», поскольку их подошва слишком тонкая и не из подходящего материала. Кроме того, любая влага, грязь или токопроводящие соли из пота тела на поверхности подошвы или проникающие сквозь нее могут поставить под угрозу ту небольшую изоляционную ценность, которая должна была изначально иметь обувь.Есть обувь, специально предназначенная для опасных электромонтажных работ, а также толстые резиновые коврики, на которых можно стоять во время работы с цепями под напряжением, но эти специальные детали должны быть в абсолютно чистом и сухом состоянии, чтобы быть эффективными. Достаточно сказать, что обычной обуви недостаточно, чтобы гарантировать защиту от поражения электрическим током от электросети.
Исследования контактного сопротивления между частями человеческого тела и точками контакта (например, с землей) показывают широкий диапазон цифр (информацию об источнике этих данных см. В конце главы):
- Контакт для рук или ног, с резиновой изоляцией: обычно 20 МОм.
- Контакт ступни через кожаную подошву обуви (сухой): от 100 кОм до 500 кОм
- Контакт ступни через кожаную подошву обуви (мокрый): от 5 кОм до 20 кОм
Как видите, резина не только является гораздо лучшим изоляционным материалом, чем кожа, но и присутствие воды в пористом веществе, таком как кожа , значительно снижает электрическое сопротивление.
Отвечая на третий вопрос, грязь — не очень хороший проводник (по крайней мере, когда она сухая!). У него слишком плохой проводник, чтобы поддерживать постоянный ток для питания нагрузки.Однако, как мы увидим в следующем разделе, требуется очень мало тока, чтобы ранить или убить человека, поэтому даже плохой проводимости грязи достаточно, чтобы обеспечить путь для смертельного тока при наличии достаточного напряжения, как обычно находится в энергосистемах.
Некоторые шлифованные поверхности лучше изолируют, чем другие. Например, асфальт на масляной основе имеет гораздо большее сопротивление, чем большинство видов грязи или камней. Бетон, с другой стороны, имеет довольно низкое сопротивление из-за внутреннего содержания воды и электролита (проводящего химического вещества).
- Поражение электрическим током может произойти только при контакте между двумя точками цепи; когда на тело жертвы подается напряжение.
- обычно имеют обозначенную точку, которая «заземлена»: прочно подключена к металлическим стержням или пластинам, закопанным в грязь, чтобы гарантировать, что одна сторона цепи всегда находится под потенциалом земли (нулевое напряжение между этой точкой и землей).
- Замыкание на землю — это случайное соединение проводника цепи с землей (землей).
- Специальная изолированная обувь и коврики предназначены для защиты людей от ударов через заземление, но даже эти части снаряжения должны быть в чистом, сухом состоянии, чтобы быть эффективными. Обычная обувь недостаточно хороша, чтобы обеспечить защиту от ударов, изолируя ее владельца от земли.
- Хотя грязь — плохой проводник, она может проводить достаточно тока, чтобы ранить или убить человека.
Цепи питания
Распространенная фраза в отношении электробезопасности звучит примерно так: « Убивает не напряжение, а ток ! ”Хотя в этом есть доля правды, об опасности поражения электрическим током нужно понимать больше, чем эта простая пословица.Если бы напряжение не представляло опасности, никто бы никогда не распечатал и не вывесил надписи: ОПАСНО — ВЫСОКОЕ НАПРЯЖЕНИЕ!
Принцип «убивает текущее» по сути верен. Это электрический ток, который сжигает ткани, замораживает мышцы и вызывает фибрилляцию сердца. Однако электрический ток не возникает сам по себе: должно быть доступное напряжение, чтобы побудить ток протекать через жертву. Тело человека также оказывает сопротивление току, что необходимо учитывать.
Взяв закон Ома для напряжения, тока и сопротивления и выразив его через ток для заданных напряжения и сопротивления, мы получим следующее уравнение:
[латекс] \ textbf {закон Ома} [/ латекс]
[латекс] Ток = \ frac {Напряжение} {Сопротивление} [/ латекс] [латекс] I = \ frac {E} {R} [/ латекс]
Величина тока, протекающего через тело, равна величине напряжения, приложенного между двумя точками этого тела, деленному на электрическое сопротивление, оказываемое телом между этими двумя точками.Очевидно, что чем больше напряжения доступно для протекания тока, тем легче он будет проходить через любое заданное сопротивление. Следовательно, существует опасность высокого напряжения, которое может генерировать ток, достаточный для получения травмы или смерти. И наоборот, если тело имеет более высокое сопротивление, меньший ток будет протекать при любом заданном напряжении. Насколько опасно напряжение, зависит от общего сопротивления цепи, препятствующего прохождению электрического тока.
Сопротивление тела не является фиксированной величиной.Это варьируется от человека к человеку и время от времени. Существует даже метод измерения содержания жира в организме, основанный на измерении электрического сопротивления между пальцами рук и ног. Различное процентное содержание жира в организме обеспечивает разное сопротивление: одна переменная влияет на электрическое сопротивление в организме человека. Чтобы методика работала точно, человек должен регулировать потребление жидкости за несколько часов до теста, что указывает на то, что гидратация тела является еще одним фактором, влияющим на электрическое сопротивление тела.
Сопротивление тела также варьируется в зависимости от того, как происходит контакт с кожей: от руки к руке, от руки к ноге, от ступни к ступне, от руки к локтю и т. Д. Пот, богатый солью и минералами. , являясь жидкостью, является отличным проводником электричества. То же самое и с кровью с таким же высоким содержанием проводящих химикатов. Таким образом, контакт с проводом потной рукой или открытой раной будет оказывать гораздо меньшее сопротивление току, чем контакт с чистой сухой кожей.
Измеряя электрическое сопротивление чувствительным измерителем, я измеряю примерно 1 миллион Ом (1 МОм) на руках, держась за металлические щупы измерителя между пальцами.Измеритель показывает меньшее сопротивление, когда я крепко сжимаю щупы, и большее сопротивление, когда я держу их свободно. Я сижу за компьютером и печатаю эти слова, мои руки чистые и сухие. Если бы я работал в жаркой, грязной промышленной среде, сопротивление между моими руками, вероятно, было бы намного меньше, представляя меньшее сопротивление смертельному току и большую опасность поражения электрическим током.
Насколько опасен электрический ток?
Ответ на этот вопрос также зависит от нескольких факторов.Химический состав тела человека оказывает значительное влияние на то, как электрический ток влияет на человека. Некоторые люди очень чувствительны к току, испытывая непроизвольное сокращение мышц из-за разряда статического электричества. Другие могут получить большие искры от разряда статического электричества и почти не почувствовать его, не говоря уже о мышечном спазме. Несмотря на эти различия, с помощью тестов были разработаны приблизительные руководящие принципы, которые показывают, что для проявления вредных эффектов требуется очень небольшой ток (опять же, информацию об источнике этих данных см. В конце главы).Все текущие значения даны в миллиамперах (миллиампер равен 1/1000 ампер):
| ТЕЛО ВЛИЯНИЕ | МУЖЧИНЫ / ЖЕНЩИНЫ | ПРЯМОЙ ТОК (ПОСТОЯННЫЙ ТОК) | 60 Гц | 100 кГц |
| Легкое ощущение под рукой | Мужчины | 1,0 мА | 0,4 мА | 7 мА |
| Женщины | 0,6 мА | 0,3 мА | 5 мА | |
| Порог боли | Мужчины | 5.2 мА | 1,1 мА | 12 мА |
| Женщины | 3,5 мА | 0,7 мА | 8 мА | |
| Болезненный, но произвольный контроль мышц сохраняется | Мужчины | 62 мА | 9 мА | 55 мА |
| Женщины | 41 мА | 6 мА | 37 мА | |
| Болезненно, провода не отпускаются | Мужчины | 76 мА | 16 мА | 75 мА |
| Женщины | 60 мА | 15 мА | 63 мА | |
| Сильная боль, затрудненное дыхание | Мужчины | 90 мА | 23 мА | 94 мА |
| Женщины | 60 мА | 15 мА | 63 мА | |
| Возможная фибрилляция сердца через 3 секунды | Мужчины и женщины | 500 мА | 100 мА |
«Гц» означает герц .Это мера того, насколько быстро изменяется переменный ток, иначе известный как частота . Таким образом, столбец цифр, обозначенный «60 Гц переменного тока», относится к току, который меняется с частотой 60 циклов (1 цикл = период времени, когда ток течет в одном направлении, а затем в другом) в секунду. Последний столбец, обозначенный «10 кГц переменного тока», относится к переменному току, который совершает десять тысяч (10 000) циклов вперед-назад каждую секунду.
Имейте в виду, что эти цифры являются приблизительными, поскольку люди с различным химическим составом тела могут реагировать по-разному.Было высказано предположение, что ток через грудную клетку всего 17 мА переменного тока достаточно, чтобы вызвать фибрилляцию у человека при определенных условиях. Большинство наших данных относительно индуцированной фибрилляции получены в результате испытаний на животных. Очевидно, что проводить тесты индуцированной фибрилляции желудочков на людях непрактично, поэтому имеющиеся данные отрывочны. О, и если вам интересно, я понятия не имею, почему женщины, как правило, более восприимчивы к электрическому току, чем мужчины! Предположим, я положил руки на клеммы источника переменного напряжения с частотой 60 Гц (60 циклов в секунду).Какое напряжение потребуется на этом чистом, сухом состоянии кожи, чтобы получить ток в 20 миллиампер (достаточно, чтобы я не мог отпустить источник напряжения)? Мы можем использовать закон Ома, чтобы определить это:
[латекс] E = IR [/ латекс]
[латекс] E = (20 мА) (1 M \ Omega) [/ латекс]
[латекс] \ textbf {E = 20 000 вольт или 20 кВ} [/ латекс]
Имейте в виду, что это «лучший случай» (чистая, сухая кожа) с точки зрения электробезопасности, и что это значение напряжения представляет собой величину, необходимую для индукции столбняка.Чтобы вызвать болезненный шок, потребуется гораздо меньше! Кроме того, имейте в виду, что физиологические эффекты любого конкретного количества тока могут значительно отличаться от человека к человеку, и что эти расчеты являются приблизительными оценками только .
Обрызгав пальцы водой для имитации пота, я смог измерить сопротивление рук в руках всего 17 000 Ом (17 кОм). Имейте в виду, что это касается только одного пальца каждой руки, касающегося тонкой металлической проволоки. Пересчитав напряжение, необходимое для возникновения тока в 20 мА, мы получим эту цифру:
[латекс] E = IR [/ латекс]
[латекс] E = (20 мА) (17 кОмега) [/ латекс]
[латекс] \ textbf {E = 340 V} [/ латекс]
В этих реальных условиях потребуется всего 340 вольт потенциала от одной моей руки к другой, чтобы вызвать ток 20 миллиампер.Тем не менее, все еще возможно получить смертельный удар от меньшего напряжения, чем это. При условии значительно более низкого сопротивления тела, увеличенного за счет контакта с кольцом (полоса золота, обернутая по окружности пальца, обеспечивает отличную точку контакта для поражения электрическим током) или полный контакт с большим металлическим предметом, таким как труба или металл рукоятки инструмента сопротивление корпуса может упасть до 1000 Ом (1 кОм), что приведет к тому, что даже более низкое напряжение может представлять потенциальную опасность.
[латекс] E = IR [/ латекс]
[латекс] E = (20 мА) (1 к \ Омега) [/ латекс]
[латекс] \ textbf {E = 20 V} [/ латекс]
Обратите внимание, что в этом состоянии 20 вольт достаточно, чтобы произвести ток в 20 миллиампер через человека; достаточно, чтобы вызвать столбняк. Помните, было высказано предположение, что сила тока всего 17 миллиампер может вызвать фибрилляцию желудочков (сердца). При сопротивлении рукопашной в 1000 Ом для создания этого опасного состояния потребуется всего 17 вольт.
[латекс] E = IR [/ латекс]
[латекс] E = (17 мА) (1 кВт) [/ латекс]
[латекс] \ textbf {E = 17 В} [/ латекс]
Семнадцать вольт — это не очень много для электрических систем. Конечно, это «наихудший» сценарий с напряжением переменного тока 60 Гц и отличной проводимостью тела, но он действительно показывает, насколько низкое напряжение может представлять серьезную угрозу при определенных условиях.
Условия, необходимые для создания сопротивления тела 1000 Ом, не должны быть такими экстремальными, как то, что было представлено (потная кожа при контакте с золотым кольцом).Сопротивление тела может уменьшаться при приложении напряжения (особенно если столбняк заставляет пострадавшего крепче держать проводник), так что при постоянном напряжении удар может усилиться после первого контакта. То, что начинается как легкий шок — ровно настолько, чтобы «заморозить» жертву, чтобы она не могла отпустить ее, может перерасти в нечто достаточно серьезное, чтобы убить ее, поскольку сопротивление их тела уменьшается, а сила тока соответственно увеличивается.
Research предоставило приблизительный набор цифр для электрического сопротивления точек контакта человека в различных условиях:
| Ситуация | Сухой | мокрый |
| Проволока касалась пальцем | 40000 Ом — 1000000 Ом | 4000 Ом — 15000 Ом |
| Трос в руке | 15000 Ом — 50 000 Ом | 3000 Ом — 5000 Ом |
| Ручные плоскогубцы по металлу | 5,000 Ом — 10,000 Ом | 1000 Ом — 3000 Ом |
| Контакт ладонью | 3000 Ом — 8000 Ом | 1000 Ом — 2000 Ом |
| 1.5-дюймовая металлическая труба с захватом одной рукой | 1000 Ом — 3000 Ом | 500 Ом — 1500 Ом |
| Металлическая труба 1,5 дюйма, удерживаемая двумя руками | 500 Ом — 1500 кОм | 250 Ом — 750 Ом |
| Рука погружена в проводящую жидкость | 200 Ом — 500 Ом | |
| Нога погружена в проводящую жидкость | 100 Ом — 300 Ом |
Обратите внимание на значения сопротивления для двух состояний с 1.5-дюймовая металлическая труба. Сопротивление, измеренное при захвате трубы двумя руками, составляет ровно половину сопротивления при захвате трубы одной рукой.
Рис. 1.8
Площадь соприкосновения с телом двумя руками в два раза больше, чем с одной рукой. Это важный урок: электрическое сопротивление между любыми контактирующими объектами уменьшается с увеличением площади контакта при прочих равных условиях. Если держать трубу двумя руками, ток будет иметь два параллельных маршрутов, по которым протекает от трубы к телу (или наоборот).
Рис. 1.9.
Как мы увидим в следующей главе, параллельных цепей всегда приводят к меньшему общему сопротивлению, чем любой отдельный путь, рассматриваемый отдельно.
В промышленности 30 вольт обычно считается консервативным пороговым значением для опасного напряжения. Осторожный человек должен расценивать любое напряжение выше 30 В как опасное, не полагаясь на нормальное сопротивление тела для защиты от поражения электрическим током. Тем не менее, при работе с электричеством все же отличной идеей является держать руки чистыми и сухими и снимать все металлические украшения.Даже при более низком напряжении металлические украшения могут представлять опасность, поскольку проводят ток, достаточный для ожога кожи, при контакте между двумя точками в цепи. Металлические кольца, в частности, были причиной более чем нескольких ожогов пальцев из-за замыкания между точками в низковольтной и сильноточной цепи.
Кроме того, напряжение ниже 30 может быть опасным, если его достаточно, чтобы вызвать неприятное ощущение, которое может вызвать вздрагивание и случайное соприкосновение с более высоким напряжением или другой опасностью.Я вспоминаю, как однажды жарким летним днем работал над автомобилем. На мне были шорты, моя голая нога касалась хромового бампера автомобиля, когда я затягивал контакты аккумулятора. Когда я прикоснулся металлическим ключом к положительной (незаземленной) стороне 12-вольтовой батареи, я почувствовал покалывание в том месте, где моя нога касалась бампера. Сочетание плотного контакта с металлом и моей вспотевшей кожи позволило почувствовать шок всего лишь при напряжении 12 вольт.
К счастью, ничего плохого не произошло, но если бы двигатель работал и удар ощущался в моей руке, а не ноге, я мог бы рефлекторно толкнуть руку на пути вращающегося вентилятора или уронить металлический ключ на клеммы аккумулятора (производя большой ток через гаечный ключ с большим количеством искр).Это иллюстрирует еще один важный урок, касающийся электробезопасности; этот электрический ток сам по себе может быть косвенной причиной травмы, заставляя вас подпрыгивать или спазмировать части вашего тела в опасную для вас сторону.
Ток, проходящий через человеческое тело, имеет значение, насколько он опасен. Ток будет влиять на все мышцы, находящиеся на его пути, а поскольку мышцы сердца и легких (диафрагмы), вероятно, являются наиболее важными для выживания, пути удара, проходящие через грудную клетку, являются наиболее опасными.Это делает путь электрического тока из рук в руки очень вероятным способом получения травм и летального исхода.
Во избежание подобных ситуаций рекомендуется работать с цепями под напряжением, находящимися под напряжением, только одной рукой, а вторую руку держать в кармане, чтобы случайно ни к чему не прикоснуться. Конечно, всегда безопаснее работать в цепи, когда он отключен, но это не всегда практично или возможно. При работе одной рукой, как правило, предпочтение отдается правой руке по двум причинам: большинство людей правши (что обеспечивает дополнительную координацию при работе), а сердце обычно находится слева от центра в грудной полости.
Для левшей этот совет может быть не лучшим. Если такой человек недостаточно скоординирован с правой рукой, он может подвергнуть себя большей опасности, используя ту руку, с которой ему меньше всего комфортно, даже если электрический ток, протекающий через эту руку, может представлять большую опасность для его сердца. Относительная опасность между сотрясением одной рукой или другой, вероятно, меньше, чем опасность работы с менее чем оптимальной координацией, поэтому выбор руки для работы лучше всего оставить на усмотрение человека.
Лучшая защита от ударов цепи под напряжением — это сопротивление, а сопротивление может быть добавлено к телу с помощью изолированных инструментов, перчаток, обуви и другого снаряжения. Ток в цепи является функцией доступного напряжения, деленного на общее сопротивление на пути потока. Как мы рассмотрим более подробно позже в этой книге, сопротивления имеют аддитивный эффект, когда они сложены так, что ток течет только по одному пути:
Фигура 1.10
Человек, находящийся в прямом контакте с источником напряжения: ток ограничен только сопротивлением тела.
[латекс] I = \ frac {E} {R_ {boot}} [/ латекс]
Теперь мы рассмотрим эквивалентную схему для человека в изолированных перчатках и ботинках:
Рисунок 1.11
Лицо в изоляционных перчатках и сапогах;
Ток теперь ограничен сопротивлением цепи:
[латекс] I = \ frac {E} {R_ {glove} + R_ {body} + R_ {boot} +} [/ latex]
Поскольку электрический ток должен проходить через чехол и корпус и перчатку, чтобы замкнуть цепь обратно к батарее, общая сумма ( сумма ) этих сопротивлений противодействует протеканию тока в большей степени, чем любое другое. сопротивлений рассматривается индивидуально.
Безопасность — одна из причин, по которой электрические провода обычно покрывают пластиковой или резиновой изоляцией: чтобы значительно увеличить сопротивление между проводником и тем, кто или что-либо может с ним контактировать. К сожалению, было бы непомерно дорого изолировать проводники линии электропередач из-за недостаточной изоляции для обеспечения безопасности в случае случайного контакта. Таким образом, безопасность обеспечивается за счет того, что эти стропы должны находиться достаточно далеко вне досягаемости, чтобы никто не мог случайно их коснуться.
Если возможно, отключите питание цепи перед выполнением каких-либо работ с ней.Вы должны обезопасить все источники вредной энергии, прежде чем систему можно будет считать безопасной для работы. В промышленности обеспечение безопасности цепи, устройства или системы в этом состоянии обычно называют переводом в состояние с нулевым энергопотреблением . В центре внимания этого урока, конечно же, электробезопасность. Однако многие из этих принципов применимы и к неэлектрическим системам.
- Вред для тела зависит от силы электрического тока. Более высокое напряжение позволяет производить более высокие и опасные токи.Сопротивление противостоит току, поэтому высокое сопротивление является хорошей защитой от ударов.
- Обычно считается, что любое напряжение выше 30 может создавать опасные ударные токи. Металлические украшения определенно плохо носить при работе с электрическими цепями. Кольца, ремешки для часов, ожерелья, браслеты и другие подобные украшения обеспечивают отличный электрический контакт с вашим телом и сами могут проводить ток, достаточный для возникновения ожогов кожи даже при низком напряжении.
- Низкое напряжение может быть опасным, даже если оно слишком низкое, чтобы вызвать травму электрическим током.Их может быть достаточно, чтобы напугать жертву, заставив ее отпрянуть и коснуться чего-то более опасного в непосредственной близости.
- Когда необходимо работать в «живой» цепи, лучше всего выполнять работу одной рукой, чтобы предотвратить смертельный путь электрического тока из рук в руки (через грудную клетку).
- Если возможно, отключите питание цепи перед выполнением каких-либо работ с ней.
При работе с оборудованием отключите все источники питания перед выполнением любых работ.В промышленности удаление этих источников питания из схемы, устройства или системы обычно называется переводом в состояние с нулевым энергопотреблением . В центре внимания этого урока, конечно же, электробезопасность. Однако многие из этих принципов применимы и к неэлектрическим системам.
Обеспечение безопасности чего-либо в состоянии нулевой энергии означает избавление от любого вида потенциальной или накопленной энергии, включая, помимо прочего:
- Опасное напряжение
- Давление пружины
- Гидравлическое давление (жидкость)
- Пневматическое (воздушное) давление
- Подвес
- Химическая энергия (легковоспламеняющиеся или иным образом реагирующие вещества)
- Ядерная энергия (радиоактивные или делящиеся вещества)
Напряжение по своей природе является проявлением потенциальной энергии.В первой главе я даже использовал приподнятую жидкость в качестве аналогии для потенциальной энергии напряжения, имеющей способность (потенциал) производить ток (поток), но не обязательно осознавая этот потенциал, пока не будет установлен подходящий путь для потока. и сопротивление потоку преодолевается. Пара проводов с высоким напряжением между ними не выглядит и не кажется опасной, даже если между ними содержится достаточно потенциальной энергии, чтобы протолкнуть смертоносное количество тока через ваше тело. Несмотря на то, что это напряжение в настоящее время ничего не делает, у него есть потенциал, и этот потенциал необходимо нейтрализовать, прежде чем можно будет физически контактировать с этими проводами.
Все правильно спроектированные схемы имеют механизмы отключения для снятия напряжения в цепи. Иногда эти «разъединения» служат двойной цели: автоматически размыкаются в условиях чрезмерного тока, и в этом случае мы называем их «автоматическими выключателями». В других случаях выключатели-разъединители представляют собой устройства с ручным управлением без автоматической функции. В любом случае они существуют для вашей защиты и должны использоваться должным образом. Обратите внимание, что устройство отключения должно быть отдельно от обычного выключателя, используемого для включения и выключения устройства.Это предохранительный выключатель, который должен использоваться только для защиты системы в состоянии нулевого потребления энергии:
Рисунок 1.12
Когда разъединитель находится в «разомкнутом» положении, как показано (нет непрерывности), цепь разомкнута, и ток не будет существовать. На нагрузке будет нулевое напряжение, а полное напряжение источника будет падать на разомкнутые контакты выключателя. Обратите внимание, что в нижнем проводе цепи нет необходимости в размыкающем выключателе. Поскольку эта сторона цепи надежно соединена с землей (землей), она электрически является общей с землей, и ее лучше оставить таким образом.Для максимальной безопасности персонала, работающего с нагрузкой этой цепи, можно установить временное заземление на верхней стороне нагрузки, чтобы исключить падение напряжения на нагрузке:
Рисунок 1.13
При наличии временного заземляющего соединения обе стороны проводки нагрузки соединяются с землей, обеспечивая нулевое состояние энергии на нагрузке.
Поскольку заземление с обеих сторон нагрузки электрически эквивалентно короткому замыканию через нагрузку с помощью провода, это еще один способ достижения той же цели максимальной безопасности:
Фигура 1.14
В любом случае обе стороны нагрузки будут электрически общими с землей, с учетом отсутствия напряжения (потенциальной энергии) между обеими сторонами нагрузки и землей, на которой стоят люди. Этот метод временного заземления проводов в обесточенной энергосистеме очень распространен при техническом обслуживании систем распределения электроэнергии высокого напряжения.
Еще одним преимуществом этой меры предосторожности является защита от возможности включения размыкающего переключателя (включения, чтобы обеспечить непрерывность цепи), когда люди все еще контактируют с нагрузкой.Временный провод, подключенный к нагрузке, создавал бы короткое замыкание, когда выключатель был замкнут, немедленно отключая любые устройства защиты от перегрузки по току (автоматические выключатели или предохранители) в цепи, что снова отключает питание. Если это произойдет, разъединитель вполне может получить повреждение, но рабочие на нагрузке находятся в безопасности.
Здесь было бы хорошо упомянуть, что устройства максимального тока не предназначены для защиты от поражения электрическим током.Скорее, они существуют исключительно для защиты проводников от перегрева из-за чрезмерных токов. Только что описанные временные закорачивающие провода действительно могут вызвать «срабатывание» любых устройств перегрузки по току в цепи, если выключатель должен быть замкнут, но следует понимать, что защита от поражения электрическим током не является предполагаемой функцией этих устройств. Их основная функция будет просто использоваться для защиты рабочего с установленным закорачивающим проводом.
Структурированные системы безопасности: блокировка / маркировка
Поскольку очевидно, что важно иметь возможность закрепить любые отключающие устройства в разомкнутом (выключенном) положении и убедиться, что они остаются в этом положении во время работы в цепи, существует потребность в структурированной системе безопасности, которая должна быть введена в место.Такая система обычно используется в промышленности и называется Lock-out / Tag-out .
Процедура блокировки / маркировки работает следующим образом: все люди, работающие в защищенной цепи, имеют свой собственный замок или кодовый замок, который они устанавливают на рычаге управления устройства отключения перед работой с системой. Кроме того, они должны заполнить и подписать ярлык, который они вешают на свой замок, с описанием характера и продолжительности работы, которую они собираются выполнять в системе.Если есть несколько источников энергии, которые необходимо «заблокировать» (множественные разъединения, как электрические, так и механические источники энергии должны быть защищены, и т. Д.), Рабочий должен использовать столько своих замков, сколько необходимо для обеспечения питания от системы. до начала работы. Таким образом, система поддерживается в состоянии нулевого энергопотребления до тех пор, пока не будет снята каждая последняя блокировка со всех устройств отключения и отключения, а это означает, что каждый последний работник даст согласие, сняв свои личные блокировки. Если будет принято решение повторно активировать систему, и замок (и) одного человека все еще остается на месте после того, как все присутствующие снимают свои, метка (и) покажет, кто этот человек и что он делает.
Даже при наличии хорошей программы обеспечения безопасности по блокировке / маркировке все равно необходимо проявлять усердие и разумные меры предосторожности. Это особенно актуально в промышленных условиях, когда над устройством или системой может одновременно работать множество людей. Некоторые из этих людей могут не знать о надлежащей процедуре блокировки / маркировки или могут знать о ней, но слишком самоуверенны, чтобы ей следовать. Не думайте, что все соблюдают правила безопасности!
После того, как электрическая система была заблокирована и помечена вашим личным замком, вы должны дважды проверить, действительно ли напряжение зафиксировано в нулевом состоянии.Один из способов проверить — посмотреть, запустится ли машина (или что-то еще, над чем она работает), если будет задействован переключатель или кнопка start . Если он запускается, значит, вы знаете, что не смогли получить от него электроэнергию.
Кроме того, вы должны всегда проверять на наличие опасного напряжения с помощью измерительного прибора, прежде чем касаться каких-либо проводов в цепи. Для большей безопасности вы должны выполнить следующую процедуру проверки, использования, а затем проверки вашего глюкометра:
- Убедитесь, что ваш измеритель правильно показывает на известном источнике напряжения.
- Используйте свой измеритель, чтобы проверить цепь блокировки на наличие опасного напряжения.
- Еще раз проверьте свой измеритель на известном источнике напряжения, чтобы убедиться, что он по-прежнему показывает, как должен.
Хотя это может показаться чрезмерным или даже параноидальным, это проверенный метод предотвращения поражения электрическим током. Однажды у меня был счетчик, который не смог показать напряжение, когда он должен был, при проверке цепи, чтобы убедиться, что она «мертва». Если бы я не использовал другие средства для проверки наличия напряжения, меня бы сегодня не было в живых, чтобы написать это.Всегда есть шанс, что ваш вольтметр окажется неисправным именно тогда, когда он понадобится вам для проверки на наличие опасного состояния. Следуя этим инструкциям, вы никогда не попадете в смертельную ситуацию из-за поломки счетчика.
Наконец, электротехник прибудет к тому моменту процедуры проверки безопасности, когда будет считаться безопасным прикосновение к проводнику (проводам). Имейте в виду, что после принятия всех мер предосторожности возможно (хотя и очень маловероятно) наличие опасного напряжения.Последней мерой предосторожности, которую следует предпринять на этом этапе, является кратковременный контакт проводника (проводов) тыльной стороной руки перед тем, как схватить его или металлический инструмент, соприкасающийся с ним. Почему? Если по какой-то причине между этим проводником и заземлением все еще присутствует напряжение, движение пальца в результате реакции удара (сжатие в кулак) приведет к разрыву контакта с проводником. Обратите внимание, что это абсолютно последний шаг , который должен выполнить любой электромонтер перед началом работы с энергосистемой, и никогда не следует использовать в качестве альтернативного метода проверки опасного напряжения.Если у вас когда-либо будут основания сомневаться в надежности вашего глюкометра, воспользуйтесь другим глюкометром, чтобы получить «второе мнение».
- Состояние нулевой энергии: когда цепь, устройство или система защищены таким образом, что отсутствует потенциальная энергия, которая могла бы нанести вред кому-либо, работающему с ними.
- Устройства выключателя-разъединителя должны присутствовать в правильно спроектированной электрической системе, чтобы обеспечить удобную готовность к состоянию нулевой энергии.
- К обслуживаемой нагрузке могут быть подключены временные заземляющие или закорачивающие провода для дополнительной защиты персонала, работающего с этой нагрузкой.
- Блокировка / маркировка работает следующим образом: при работе с системой в состоянии нулевого энергопотребления рабочий помещает личный замок или кодовый замок на каждое устройство отключения энергии, имеющее отношение к его или ее задаче в этой системе. Кроме того, на каждый из этих замков навешивается тег, описывающий характер и продолжительность работы, которую необходимо выполнить, и того, кто ее выполняет.
- Всегда проверяйте, что цепь была зафиксирована в состоянии нулевого энергопотребления с помощью испытательного оборудования после «блокировки». Обязательно проверьте свой глюкометр до и после проверки цепи, чтобы убедиться, что она работает правильно.
- Когда придет время действительно вступить в контакт с проводником (ами) предположительно мертвой системы питания, сделайте это сначала тыльной стороной руки, чтобы в случае удара током мышечная реакция оттолкнула пальцы от проводника. .
Безопасное и эффективное использование электросчетчика — это, пожалуй, самый ценный навык, которым может овладеть электронщик, как ради собственной безопасности, так и для профессионального мастерства. Поначалу может быть сложно использовать счетчик, зная, что вы подключаете его к цепям под напряжением, которые могут содержать опасные для жизни уровни напряжения и тока.Это опасение небезосновательно, и всегда лучше действовать осторожно при использовании счетчиков. Небрежность больше, чем какой-либо другой фактор, является причиной несчастных случаев с электричеством у опытных технических специалистов.
Мультиметры
Самым распространенным электрическим испытательным оборудованием является мультиметр . Мультиметры названы так потому, что они могут измерять множество переменных: напряжение, ток, сопротивление и часто многие другие, некоторые из которых не могут быть объяснены здесь из-за их сложности.В руках обученного техника мультиметр является одновременно эффективным рабочим инструментом и защитным устройством. Однако в руках невежественного и / или неосторожного человека мультиметр может стать источником опасности при подключении к «действующей» цепи.
Существует много разных марок мультиметров, причем каждый производитель выпускает несколько моделей с разными наборами функций. Мультиметр, показанный здесь на следующих иллюстрациях, представляет собой «общую» конструкцию, не специфичную для какого-либо производителя, но достаточно общую, чтобы научить основным принципам использования:
Фигура 1.15
Вы заметите, что дисплей этого измерителя имеет «цифровой» тип: числовые значения отображаются с использованием четырех цифр, как на цифровых часах. Поворотный селекторный переключатель (теперь установлен в положение Off ) имеет пять различных положений измерения, в которых он может быть установлен: два значения «V», два значения «A» и одно положение посередине с забавной «подковой». Символ на нем, представляющий «сопротивление». Символ «подкова» — это греческая буква «Омега» (Ω), которая является общим символом для электрической единицы измерения Ом.
Из двух настроек «V» и двух настроек «A» вы заметите, что каждая пара разделена на уникальные маркеры либо парой горизонтальных линий (одна сплошная, одна пунктирная), либо пунктирной линией с волнистой кривой над ней. . Параллельные линии представляют «постоянный ток», а волнистая кривая — «переменный ток». «V», конечно, означает «напряжение», а «A» означает «сила тока» (ток). Измеритель использует другие методы для измерения постоянного тока внутри, чем он использует для измерения переменного тока, и поэтому он требует от пользователя выбора типа напряжения (В) или тока (А) для измерения.Хотя мы не обсуждали переменный ток (AC) в каких-либо технических деталях, это различие в настройках счетчика важно помнить.
Мультиметр Розетки
На лицевой панели мультиметра есть три разных гнезда, к которым мы можем подключить наши измерительные провода . Измерительные провода — это не что иное, как специально подготовленные провода, используемые для подключения измерителя к тестируемой цепи. Провода покрыты гибкой изоляцией с цветовой кодировкой (черной или красной), чтобы руки пользователя не касались оголенных проводов, а кончики зондов представляют собой острые жесткие кусочки провода:
Фигура 1.16
Черный измерительный провод всегда подключается к черному разъему на мультиметре: с пометкой «COM» для «общего». Красные измерительные провода подключаются либо к красному разъему с маркировкой напряжения и сопротивления, либо к красному разъему с маркировкой тока, в зависимости от того, какое количество вы собираетесь измерить с помощью мультиметра.
Чтобы увидеть, как это работает, давайте рассмотрим несколько примеров, показывающих, как используется счетчик. Сначала мы настроим измеритель для измерения постоянного напряжения от батареи:
Фигура 1.17
Обратите внимание, что два измерительных провода подключены к соответствующим гнездам на измерителе для измерения напряжения, а селекторный переключатель установлен на «V» постоянного тока. Теперь рассмотрим пример использования мультиметра для измерения напряжения переменного тока от бытовой электрической розетки (настенной розетки):
Рисунок 1.18
Единственное отличие в настройке счетчика — это расположение селекторного переключателя: теперь он установлен на переменный ток «V». Поскольку мы все еще измеряем напряжение, измерительные провода останутся подключенными к тем же гнездам.В обоих этих примерах императив , чтобы вы не позволяли наконечникам пробников соприкасаться друг с другом, пока они оба находятся в контакте со своими соответствующими точками в цепи. Если это произойдет, образуется короткое замыкание, вызывающее искру и, возможно, даже шар пламени, если источник напряжения способен обеспечить достаточный ток! Следующее изображение иллюстрирует потенциальную опасность:
Рис. 1.19.
Это лишь один из способов, которым счетчик может стать источником опасности при неправильном использовании.
Измерение напряжения, пожалуй, самая распространенная функция, для которой используется мультиметр. Это, безусловно, первичное измерение, выполняемое в целях безопасности (часть процедуры блокировки / маркировки), и оно должно быть хорошо понято оператором счетчика. Поскольку напряжение между двумя точками всегда относительное, измеритель должен быть надежно подключен к двум точкам в цепи, прежде чем он будет обеспечивать надежное измерение. Обычно это означает, что оба щупа должны быть схвачены руками пользователя и прижаты к правильным точкам контакта источника напряжения или цепи во время измерения.
Поскольку путь электрического тока из рук в руки является наиболее опасным, удерживание измерительных щупов в двух точках высоковольтной цепи таким образом всегда представляет потенциальную опасность . Если защитная изоляция на датчиках изношена или потрескалась, пальцы пользователя могут соприкоснуться с проводниками датчика во время испытания, что приведет к сильному удару. Если можно использовать только одну руку для захвата зондов, это более безопасный вариант. Иногда можно «защелкнуть» один наконечник щупа на контрольной точке цепи, чтобы его можно было отпустить, а другой установить на место, используя только одну руку.Для облегчения этого можно прикрепить специальные аксессуары для наконечников зонда, такие как пружинные зажимы.
Помните, что измерительные провода измерителя являются частью всего комплекта оборудования и что с ними следует обращаться так же осторожно и уважительно, как и с самим измерителем. Если вам нужен специальный аксессуар для ваших измерительных проводов, такой как пружинный зажим или другой специальный наконечник зонда, обратитесь к каталогу продукции производителя измерителя или другого производителя испытательного оборудования. Не пытайтесь проявить изобретательность и делать свои собственные пробники , так как вы можете подвергнуть себя опасности в следующий раз, когда будете использовать их в цепи под напряжением.
Также следует помнить, что цифровые мультиметры обычно хорошо справляются с различением измерений переменного и постоянного тока, поскольку они настраиваются на одно или другое при проверке напряжения или тока. Как мы видели ранее, как переменное, так и постоянное напряжение и ток могут быть смертельными, поэтому при использовании мультиметра в качестве устройства проверки безопасности вы всегда должны проверять наличие как переменного, так и постоянного тока, даже если вы не ожидаете найти и то, и другое. ! Кроме того, при проверке наличия опасного напряжения вы должны обязательно проверить всех пар рассматриваемых точек.
Например, предположим, что вы открыли шкаф с электропроводкой и обнаружили три больших проводника, подающих питание переменного тока на нагрузку. Автоматический выключатель, питающий эти провода (предположительно), был отключен, заблокирован и помечен. Вы дважды проверили отсутствие питания, нажав кнопку Start для нагрузки. Ничего не произошло, поэтому теперь вы переходите к третьему этапу проверки безопасности: проверке измерителя напряжения.
Сначала вы проверяете свой измеритель на известном источнике напряжения, чтобы убедиться, что он работает правильно.Любая ближайшая электрическая розетка должна обеспечивать удобный источник переменного напряжения для проверки. Вы делаете это и обнаруживаете, что счетчик показывает как следует. Затем вам нужно проверить напряжение между этими тремя проводами в шкафу. Но напряжение измеряется между и двумя точками , так где же проверить?
Рисунок 1.20
Ответ — проверить все комбинации этих трех точек. Как видите, на рисунке точки обозначены буквами «A», «B» и «C», поэтому вам нужно будет взять мультиметр (установленный в режиме вольтметра) и проверить его между точками A и B, B и C, а также A и C.Если вы обнаружите напряжение между любой из этих пар, цепь не находится в состоянии нулевой энергии. Но ждать! Помните, что мультиметр не будет регистрировать напряжение постоянного тока, когда он находится в режиме переменного напряжения, и наоборот, поэтому вам необходимо проверить эти три пары точек в в каждом режиме , в общей сложности шесть проверок напряжения для завершения!
Однако, даже несмотря на всю эту проверку, мы еще не охватили все возможности. Помните, что опасное напряжение может появиться между одиночным проводом и землей (в этом случае металлический каркас шкафа будет хорошей точкой отсчета заземления) в энергосистеме.Итак, чтобы быть в полной безопасности, мы не только должны проверять между A и B, B и C, и A и C (как в режимах переменного, так и постоянного тока), но мы также должны проверять между A и землей, B и землей, и C & заземление (как в режимах переменного, так и постоянного тока)! Это дает в общей сложности двенадцать проверок напряжения для этого, казалось бы, простого сценария всего с тремя проводами. Затем, конечно, после того, как мы завершили все эти проверки, нам нужно взять мультиметр и повторно проверить его с помощью известного источника напряжения, такого как розетка, чтобы убедиться, что он по-прежнему в хорошем рабочем состоянии.
Использование мультиметра для проверки сопротивления
Использование мультиметра для проверки сопротивления — гораздо более простая задача. Измерительные провода будут оставаться подключенными к тем же розеткам, что и для проверки напряжения, но селекторный переключатель необходимо повернуть до тех пор, пока он не укажет на символ сопротивления «подкова». Касаясь щупами устройства, сопротивление которого необходимо измерить, прибор должен правильно отображать сопротивление в омах:
Фигура 1.21
При измерении сопротивления следует помнить, что это нужно делать только на обесточенных компонентах ! Когда измеритель находится в режиме «сопротивления», он использует небольшую внутреннюю батарею для генерации крошечного тока через измеряемый компонент. Путем определения того, насколько сложно пропустить этот ток через компонент, можно определить и отобразить сопротивление этого компонента. Если в контуре измерителя-вывод-компонент-вывод-измеритель имеется дополнительный источник напряжения, который либо помогает, либо противодействует току измерения сопротивления, производимому измерителем, это приведет к ошибочным показаниям.В худшем случае счетчик может даже выйти из строя из-за внешнего напряжения.
Режим «Сопротивление» мультиметра
Режим «сопротивления» мультиметра очень полезен для определения целостности проводов, а также для точных измерений сопротивления. Когда между наконечниками пробников имеется хорошее, прочное соединение (моделируется путем их соприкосновения), измеритель показывает почти нулевое сопротивление. Если бы в измерительных проводах не было сопротивления, он показывал бы ровно ноль:
Фигура 1.22
Если выводы не соприкасаются друг с другом или не касаются противоположных концов разорванного провода, измеритель покажет бесконечное сопротивление (обычно путем отображения пунктирных линий или сокращения «O.L.», что означает «разомкнутый контур»):
Рисунок 1.23
Измерение тока с помощью мультиметра
Безусловно, наиболее опасным и сложным применением мультиметра является измерение тока. Причина этого довольно проста: для того, чтобы измеритель мог измерять ток, измеряемый ток должен проходить через – счетчика.Это означает, что измеритель должен быть частью цепи тока, а не просто подключаться к какой-либо стороне, как в случае измерения напряжения. Чтобы сделать измеритель частью пути тока цепи, исходная цепь должна быть «разорвана», а измеритель должен быть подключен к двум точкам разомкнутого разрыва. Чтобы настроить измеритель на это, селекторный переключатель должен указывать на переменный или постоянный ток «A», а красный измерительный провод должен быть вставлен в красную розетку с маркировкой «A». На следующем рисунке показан измеритель, полностью готовый к измерению тока, и проверяемая цепь:
Фигура 1.24
Сейчас цепь разомкнута при подготовке к подключению счетчика:
Рисунок 1.25
Следующим шагом является вставка измерителя в линию со схемой, подключив два наконечника щупа к разомкнутым концам цепи, черный щуп к отрицательной (-) клемме 9-вольтовой батареи и красный щуп к свободному концу провода, ведущему к лампе:
Рисунок 1.26
Этот пример показывает очень безопасную схему для работы. 9 вольт вряд ли представляют опасность поражения электрическим током, поэтому не стоит бояться разомкнуть эту цепь (не голыми руками, не меньше!) И подключить счетчик параллельно с током.Однако с цепями более высокой мощности это действительно может быть опасным занятием. Даже если напряжение в цепи было низким, нормальный ток мог быть достаточно высоким, чтобы возникла опасная искра в момент установления последнего подключения датчика измерителя.
Другой потенциальной опасностью использования мультиметра в режиме измерения тока («амперметр») является невозможность правильно вернуть его в конфигурацию измерения напряжения перед измерением напряжения с его помощью. Причины этого зависят от конструкции и работы амперметра.При измерении тока в цепи путем размещения измерителя непосредственно на пути тока, лучше всего, чтобы измеритель оказывал небольшое сопротивление току или не оказывал его вообще. В противном случае дополнительное сопротивление изменит работу схемы. Таким образом, мультиметр спроектирован так, чтобы сопротивление между наконечниками измерительного щупа было практически нулевым, когда красный щуп был вставлен в красное гнездо «А» (для измерения тока). В режиме измерения напряжения (красный провод вставлен в красное гнездо «V») между наконечниками измерительных щупов имеется большое количество мегаомов сопротивления, потому что вольтметры имеют сопротивление, близкое к бесконечному (так что они не работают). t потребляет значительный ток от тестируемой цепи).
При переключении мультиметра из режима измерения тока в режим измерения напряжения легко повернуть селекторный переключатель из положения «A» в положение «V» и забыть, соответственно, переключить положение разъема красного измерительного провода с «A» на положение «V». «V». В результате — если счетчик затем подключить к источнику значительного напряжения — произойдет короткое замыкание счетчика!
Рисунок 1.27.
Чтобы предотвратить это, большинство мультиметров имеют функцию предупреждения, с помощью которой они издают звуковой сигнал, если когда-либо в гнездо «A» вставлен провод, а селекторный переключатель установлен в положение «V».Однако какими бы удобными ни были эти функции, они по-прежнему не заменяют ясного мышления и осторожности при использовании мультиметра.
Все качественные мультиметры содержат внутри предохранители, которые спроектированы так, чтобы «перегорать» в случае чрезмерного тока через них, как в случае, показанном на последнем изображении. Как и все устройства максимальной токовой защиты, эти предохранители в первую очередь предназначены для защиты оборудования (в данном случае самого счетчика) от чрезмерного повреждения и только во вторую очередь для защиты пользователя от повреждений.Мультиметр можно использовать для проверки собственного предохранителя, установив селекторный переключатель в положение сопротивления и создав соединение между двумя красными гнездами следующим образом:
Рисунок 1.28.
. Исправный предохранитель будет указывать на очень низкое сопротивление, в то время как перегоревший предохранитель всегда будет показывать «O.L.» (или любое другое указание, которое эта модель мультиметра использует для обозначения отсутствия непрерывности). Фактическое количество Ом, отображаемое для исправного предохранителя, не имеет большого значения, если оно является произвольно низким.
Итак, теперь, когда мы увидели, как использовать мультиметр для измерения напряжения, сопротивления и тока, что еще нужно знать? Множество! Ценность и возможности этого универсального испытательного прибора станут более очевидными по мере того, как вы приобретете навыки и познакомитесь с ним.Ничто не заменит регулярных занятий со сложными инструментами, такими как эти, поэтому не стесняйтесь экспериментировать с безопасными схемами с батарейным питанием.
- Измеритель, способный проверять напряжение, ток и сопротивление, называется мультиметром .
- Поскольку напряжение между двумя точками всегда относительное, измеритель напряжения («вольтметр») должен быть подключен к двум точкам в цепи, чтобы получить хорошие показания. Будьте осторожны, не касайтесь оголенных наконечников щупов вместе при измерении напряжения, так как это приведет к короткому замыканию!
- Не забывайте всегда проверять напряжение переменного и постоянного тока при использовании мультиметра для проверки наличия опасного напряжения в цепи.Убедитесь, что вы проверяете напряжение между всеми комбинациями пар проводников, в том числе между отдельными проводниками и землей!
- В режиме измерения напряжения («вольтметр») мультиметры имеют очень высокое сопротивление между выводами.
- Никогда не пытайтесь измерить сопротивление или целостность цепи с помощью мультиметра в цепи, которая находится под напряжением. В лучшем случае показания сопротивления, полученные от глюкометра, будут неточными, а в худшем случае глюкометр может быть поврежден, а вы можете получить травму.
- Измерители тока («амперметры») всегда включены в цепь, поэтому электроны должны проходить через через счетчик.
- В режиме измерения тока («амперметр») мультиметры практически не имеют сопротивления между выводами. Это сделано для того, чтобы электроны могли проходить через счетчик с наименьшими трудностями. Если бы это было не так, измеритель добавлял бы дополнительное сопротивление в цепи, тем самым влияя на ток.
Как мы видели ранее, энергосистема без надежного подключения к заземлению непредсказуема с точки зрения безопасности.Невозможно гарантировать, сколько или как мало будет напряжения между любой точкой цепи и землей. Заземлив одну сторону источника напряжения энергосистемы, по крайней мере, одна точка в цепи может быть электрически соединена с землей и, следовательно, не представляет опасности поражения электрическим током. В простой двухпроводной системе электропитания провод, подключенный к земле, называется нейтраль , а другой провод называется hot , также известный как live или active :
.
Фигура 1.29 Двухпроводная система электропитания
Что касается источника напряжения и нагрузки, заземление не имеет никакого значения. Он существует исключительно ради личной безопасности, гарантируя, что по крайней мере одна точка в цепи будет безопасна для прикосновения (нулевое напряжение относительно земли). «Горячая» сторона цепи, названная так из-за ее потенциальной опасности поражения электрическим током, будет опасна прикасаться, если напряжение не будет обеспечено путем надлежащего отключения от источника (в идеале, с использованием процедуры систематической блокировки / маркировки).
Этот дисбаланс опасностей между двумя проводниками в простой силовой цепи важно понимать. Следующая серия иллюстраций основана на распространенных бытовых системах электропроводки (для простоты с использованием источников постоянного напряжения, а не переменного тока).
Если мы посмотрим на простой бытовой электроприбор, такой как тостер с проводящим металлическим корпусом, мы увидим, что при правильной работе не должно быть опасности поражения электрическим током. Провода, передающие питание на нагревательные элементы тостера, изолированы от соприкосновения с металлическим корпусом (и друг с другом) резиной или пластиком.
Рисунок 1.30 Отсутствие напряжения между корпусом и землей
Однако, если один из проводов внутри тостера случайно войдет в контакт с металлическим корпусом, корпус станет электрически общим для провода, и прикосновение к корпусу будет столь же опасным, как прикосновение к оголенному проводу. Представляет ли это опасность поражения электрическим током, зависит от , к которому случайно прикоснется провод :
Рисунок 1.31 случайное контактное напряжение между корпусом и землей
Если «горячий» провод касается корпуса, это подвергает опасности пользователя тостера.С другой стороны, если нейтральный провод касается корпуса, опасности поражения электрическим током нет:
Рисунок 1.32 Случайное отсутствие напряжения между корпусом и землей
Чтобы гарантировать, что первый отказ менее вероятен, чем второй, инженеры стараются проектировать устройства таким образом, чтобы свести к минимуму контакт горячего проводника с корпусом. В идеале, конечно, вы не хотите, чтобы какой-либо из проводов случайно соприкасался с токопроводящим корпусом прибора, но обычно есть способы спроектировать расположение частей, чтобы сделать случайный контакт менее вероятным для одного провода, чем для другого.
Однако эта профилактическая мера эффективна только в том случае, если может быть гарантирована полярность вилки питания. Если вилку можно перевернуть, то проводник с большей вероятностью соприкоснется с корпусом вполне может быть «горячим»:
Рисунок 1.33 Напряжение между корпусом и землей
Устройства, разработанные таким образом, обычно поставляются с «поляризованными» вилками, причем один контакт вилки немного уже, чем другой. Розетки питания также имеют такую же конструкцию, причем один слот уже другой.Следовательно, вилку нельзя вставить «задом наперед», и можно гарантировать идентичность проводника внутри устройства. Помните, что это никак не влияет на основные функции устройства: это делается исключительно ради безопасности пользователя.
Некоторые инженеры решают проблему безопасности, просто делая внешний корпус прибора непроводящим. Такие приборы называются с двойной изоляцией, , поскольку изолирующий кожух служит вторым слоем изоляции над и за пределами самих проводов.Если провод внутри устройства случайно войдет в контакт с корпусом, это не представляет опасности для пользователя устройства.
Другие инженеры решают проблему безопасности, поддерживая проводящий корпус, но используя третий провод для надежного соединения этого корпуса с землей:
Рисунок 1.34 Нулевое напряжение корпуса заземления между корпусом и землей
Третий контакт на шнуре питания обеспечивает прямое электрическое соединение корпуса устройства с землей, делая две точки электрически общими друг с другом.Если они электрически общие, то между ними не может быть падения напряжения. По крайней мере, так оно и должно работать. Если горячий провод случайно коснется металлического корпуса прибора, он создаст прямое короткое замыкание обратно на источник напряжения через провод заземления, сработав любые устройства защиты от перегрузки по току. Пользователь устройства останется в безопасности.
Вот почему так важно никогда не отрезать третий контакт вилки питания, когда пытаетесь вставить его в розетку с двумя контактами.Если это будет сделано, не будет заземления корпуса прибора для обеспечения безопасности пользователя (ей). Устройство по-прежнему будет функционировать должным образом, но в случае внутренней неисправности, приводящей к контакту горячей проволоки с корпусом, результаты могут быть смертельными. Если необходимо использовать розетку с двумя контактами , можно установить переходник с двумя на три контакта с заземляющим проводом, прикрепленным к винту заземляющей крышки. Это обеспечит безопасность заземленного прибора, подключенного к розетке этого типа.
Однако электрически безопасное проектирование не обязательно заканчивается нагрузкой. Последнюю защиту от поражения электрическим током можно установить на стороне источника питания цепи, а не на самом приборе. Эта мера защиты называется обнаружение замыкания на землю и работает следующим образом:
В правильно функционирующем приборе (показанном выше) ток, измеренный через провод под напряжением, должен быть точно равен току через нейтральный проводник, потому что существует только один путь для прохождения электронов в цепи.При отсутствии неисправности внутри устройства нет соединения между проводниками цепи и человеком, касающимся корпуса, и, следовательно, нет удара.
Однако, если горячая проволока случайно коснется металлического корпуса, через человека, прикоснувшегося к корпусу, пройдет ток. Наличие ударного тока будет проявляться в разнице тока между двумя силовыми проводниками в розетке:
Рисунок 1.35 Разница в токе между двумя силовыми проводниками в розетке
Эта разница в токе между «горячим» и «нейтральным» проводниками будет существовать только в том случае, если есть ток через заземление, что означает, что в системе есть неисправность.Следовательно, такая разница в токе может использоваться как способ обнаруживать неисправное состояние. Если устройство настроено для измерения этой разницы в токах между двумя силовыми проводниками, обнаружение дисбаланса токов может быть использовано для запуска размыкания выключателя, тем самым отключая питание и предотвращая серьезный удар:
Рисунок 1.36 Прерыватели тока замыкания на землю
Такие устройства называются Прерыватели тока замыкания на землю , или сокращенно GFCI. За пределами Северной Америки GFCI также известен как предохранительный выключатель, устройство защитного отключения (RCD), RCBO или RCD / MCB в сочетании с миниатюрным автоматическим выключателем или выключателем утечки на землю (ELCB).Они достаточно компактны, чтобы их можно было встроить в розетку. Эти розетки легко идентифицировать по их характерным кнопкам «Тест» и «Сброс». Большим преимуществом использования этого подхода для обеспечения безопасности является то, что он работает независимо от конструкции устройства. Конечно, использование прибора с двойной изоляцией или заземлением в дополнение к розетке GFCI было бы еще лучше, но приятно знать, что можно что-то сделать для повышения безопасности, помимо конструкции и состояния прибора.
Прерыватель цепи дугового замыкания (AFCI) , автоматический выключатель, предназначенный для предотвращения пожаров, предназначен для размыкания при прерывистых резистивных коротких замыканиях. Например, обычный выключатель на 15 А предназначен для быстрого размыкания цепи при нагрузке значительно выше номинальной 15 А или медленнее, немного превышающей номинальную. Хотя это защищает от прямого короткого замыкания и нескольких секунд перегрузки, соответственно, он не защищает от дуги — аналогично дуговой сварке. Дуга представляет собой сильно изменяющуюся нагрузку, периодически достигающую максимума более 70 А, разомкнутую цепь с переходами через ноль переменного тока.Хотя среднего тока недостаточно для срабатывания стандартного выключателя, его достаточно, чтобы разжечь пожар. Эта дуга может быть создана из-за металлического короткого замыкания, которое сжигает металл, оставляя резистивную распыляющую плазму ионизированных газов.
AFCI содержит электронную схему для обнаружения этого прерывистого резистивного короткого замыкания. Он защищает как от дуги от горячего к нейтральному, так и от горячего к заземлению. AFCI не защищает от опасности поражения электрическим током, как GFCI. Таким образом, GFCI по-прежнему необходимо устанавливать на кухне, в ванной и на открытом воздухе.Поскольку AFCI часто срабатывает при запуске больших двигателей и, в более общем смысле, щеточных двигателей, его установка ограничена электрическими цепями в спальнях согласно Национальному электротехническому кодексу США. Использование AFCI должно уменьшить количество электрических пожаров. Однако неприятные срабатывания при работе приборов с двигателями в цепях AFCI представляют собой проблему.
- Энергосистемы часто имеют одну сторону источника напряжения, подключенную к заземлению, чтобы обеспечить безопасность в этой точке.
- «Заземленный» провод в энергосистеме называется нейтральным проводом , а незаземленный провод — горячим проводом .
- Заземление в энергосистемах существует ради личной безопасности, а не для работы нагрузки (ей).
- Электробезопасность прибора или других нагрузок может быть улучшена с помощью хорошей инженерии: поляризованные вилки, двойная изоляция и трехконтактные вилки с «заземлением» — все это способы повышения безопасности на стороне нагрузки.
- Прерыватели тока замыкания на землю (GFCI) работают, считывая разницу в токе между двумя проводниками, подающими питание на нагрузку.Никакой разницы в токе быть не должно. Любое различие означает, что ток должен входить в нагрузку или выходить из нее каким-либо образом, кроме двух основных проводников, что нехорошо. Значительная разница в токе автоматически откроет размыкающий механизм выключателя, полностью отключив питание.
Обычно допустимая токовая нагрузка проводника — это предел конструкции схемы, который нельзя намеренно превышать, но есть приложение, в котором ожидается превышение допустимой токовой нагрузки: в случае предохранителей .
Что такое предохранитель?
A Предохранитель — это устройство электробезопасности, построенное вокруг проводящей полосы, которая предназначена для плавления и разделения в случае чрезмерного тока. Предохранители всегда подключаются последовательно с компонентами, которые должны быть защищены от перегрузки по току, так что, когда предохранитель перегорает (размыкается), он размыкает всю цепь и останавливает ток через компонент (ы). Плавкий предохранитель, включенный в одну ветвь параллельной цепи, конечно, не повлияет на ток через любую из других ветвей.
Обычно тонкий кусок плавкой проволоки помещается в защитную оболочку, чтобы свести к минимуму опасность возникновения дугового разряда в случае прорыва проволоки с большой силой, что может произойти в случае сильных перегрузок по току. В случае небольших автомобильных предохранителей оболочка является прозрачной, так что плавкий элемент может быть визуально осмотрен. В бытовой электропроводке обычно используются ввинчиваемые предохранители со стеклянным корпусом и тонкой узкой полосой из металлической фольги посередине. Фотография, на которой показаны оба типа предохранителей, представлена здесь:
Фигура 1.37 Типы предохранителей
Предохранители картриджного типа популярны в автомобильной промышленности и в промышленности, если они изготовлены из материалов оболочки, отличных от стекла. Поскольку предохранители рассчитаны на «отказ» срабатывания при превышении их номинального тока, они обычно предназначены для легкой замены в цепи. Это означает, что они будут вставлены в какой-либо тип держателя, а не припаиваться или прикрепляться болтами к проводникам схемы. Ниже приведена фотография, на которой изображена пара предохранителей со стеклянным картриджем в держателе с несколькими предохранителями:
Фигура 1.38 Стеклянный патрон с предохранителями Держатель нескольких предохранителей
Предохранители удерживаются пружинными металлическими зажимами, причем сами зажимы постоянно соединены с проводниками цепи. Основной материал держателя предохранителя (или блока предохранителей , как их иногда называют) выбран как хороший изолятор.
Другой тип держателя предохранителей патронного типа обычно используется для установки в панелях управления оборудованием, где желательно скрыть все точки электрического контакта от контакта с человеком.В отличие от только что показанного блока предохранителей, где все металлические зажимы открыты, этот тип держателя предохранителя полностью закрывает предохранитель в изолирующем корпусе:
Рисунок 1.39 Держатель предохранителя закрывает изолирующий корпус
Наиболее распространенным устройством защиты от перегрузки по току в сильноточных цепях сегодня является автоматический выключатель .
Что такое автоматический выключатель?
Автоматические выключатели — это специально разработанные переключатели, которые автоматически размыкаются для отключения тока в случае перегрузки по току.Малые автоматические выключатели, такие как те, которые используются в жилых, коммерческих и легких промышленных предприятиях, имеют термическое управление. Они содержат биметаллическую полосу (тонкую полоску из двух металлов, соединенных спина к спине), несущую ток цепи, которая изгибается при нагревании. Когда биметаллическая полоса создает достаточную силу (из-за чрезмерного нагрева ленты), срабатывает механизм отключения, и прерыватель размыкается. Автоматические выключатели большего размера автоматически активируются силой магнитного поля, создаваемого токонесущими проводниками внутри выключателя, или могут срабатывать для отключения от внешних устройств, контролирующих ток цепи (эти устройства называются защитными реле ).
Поскольку автоматические выключатели не выходят из строя в условиях перегрузки по току — скорее, они просто размыкаются и могут быть повторно включены путем перемещения рычага — они с большей вероятностью будут обнаружены подключенными к цепи более длительным образом, чем предохранители. Фотография маленького автоматического выключателя представлена здесь:
Рисунок 1.40. Малый автоматический выключатель
Снаружи он выглядит как выключатель. Действительно, его можно было использовать как таковое. Однако его истинная функция — работать как устройство защиты от перегрузки по току.
Следует отметить, что в некоторых автомобилях используются недорогие устройства, известные как плавкие вставки , для защиты от перегрузки по току в цепи зарядки аккумулятора из-за стоимости предохранителя и держателя соответствующего номинала. Плавкая вставка — это примитивный предохранитель, представляющий собой не что иное, как короткий кусок провода с резиновой изоляцией, предназначенный для плавления в случае перегрузки по току, без какой-либо твердой оболочки. Такие грубые и потенциально опасные устройства никогда не используются в промышленности или даже в жилых помещениях, в основном из-за встречающихся более высоких уровней напряжения и тока.По мнению автора, их применение даже в автомобильных схемах вызывает сомнения.
Обозначение на электрической схеме для предохранителя представляет собой S-образную кривую:
Рисунок 1.41 S-образная кривая
Номинальные характеристики предохранителя
Предохранители
, как и следовало ожидать, в основном рассчитаны на ток: ампер. Хотя их работа зависит от самовыделения тепла в условиях чрезмерного тока за счет собственного электрического сопротивления предохранителя, они спроектированы так, чтобы вносить незначительное дополнительное сопротивление в цепи, которые они защищают.Это в значительной степени достигается за счет того, что плавкий провод делается как можно короче. Точно так же, как допустимая токовая нагрузка обычного провода не связана с его длиной (сплошной медный провод 10 калибра выдерживает ток 40 ампер на открытом воздухе, независимо от длины или короткого отрезка), плавкий провод из определенного материала и калибра будет дуть при определенном токе независимо от того, как долго он длится. Так как длина не является фактором в текущем рейтинге, чем короче она может быть сделана, тем меньшее сопротивление будет между концом и концом.
Однако разработчик предохранителя также должен учитывать, что происходит после сгорания предохранителя: оплавленные концы сплошного провода будут разделены воздушным зазором с полным напряжением питания между концами.Если предохранитель недостаточно длинный в цепи высокого напряжения, искра может перескочить с одного из концов расплавленного провода на другой, снова замкнув цепь:
Рисунок 1.42 Принципиальная схема конструктора предохранителей Рисунок 1.43 Принципиальная схема конструктора предохранителей
Следовательно, предохранители рассчитываются с учетом их допустимого напряжения, а также уровня тока, при котором они сработают.
Некоторые большие промышленные предохранители имеют сменные проволочные элементы для снижения затрат. Корпус предохранителя представляет собой непрозрачный картридж многоразового использования, защищающий провод предохранителя от воздействия и экранирующий окружающие предметы от провода предохранителя.
Номинальный ток предохранителя — это нечто большее, чем просто цифра. Если через предохранитель на 30 ампер пропускается ток в 35 ампер, он может внезапно перегореть или с задержкой перед перегоранием, в зависимости от других аспектов его конструкции. Некоторые предохранители предназначены для очень быстрого срабатывания, в то время как другие рассчитаны на более скромное время «срабатывания» или даже на замедленное срабатывание в зависимости от области применения. Последние предохранители иногда называют плавкими предохранителями с задержкой срабатывания из-за их преднамеренных характеристик задержки срабатывания.
Классическим примером применения плавкого предохранителя с задержкой срабатывания является защита электродвигателя, где пусковых импульсов токов, в десять раз превышающих нормальный рабочий ток, обычно возникают каждый раз, когда двигатель запускается с полной остановки. Если бы в таком приложении использовались быстродействующие предохранители, двигатель никогда бы не запустился, потому что при нормальных уровнях пускового тока плавкий предохранитель (и) немедленно перегорел бы! Конструкция плавкого предохранителя такова, что элемент плавкого предохранителя имеет большую массу (но не большую допустимую нагрузку), чем эквивалентный быстродействующий плавкий предохранитель, что означает, что он будет нагреваться медленнее (но до той же конечной температуры) при любом заданном количестве. тока.
На другом конце спектра действия предохранителей находятся так называемые полупроводниковые предохранители , предназначенные для очень быстрого размыкания в случае перегрузки по току. Полупроводниковые устройства, такие как транзисторы, как правило, особенно нетерпимы к условиям перегрузки по току и, как таковые, требуют быстродействующей защиты от сверхтоков в мощных приложениях.
Предохранители
всегда должны размещаться на «горячей» стороне нагрузки в заземленных системах. Это сделано для того, чтобы нагрузка была полностью обесточена во всех отношениях после срабатывания предохранителя.Чтобы увидеть разницу между плавлением «горячей» стороны и «нейтральной» стороны нагрузки, сравните эти две схемы:
Рисунок 1.44 Принципиальная схема конструктора предохранителей Рисунок 1.45 Принципиальная схема конструктора предохранителей
В любом случае предохранитель успешно прервал ток в нагрузке, но нижняя цепь не может прервать потенциально опасное напряжение с обеих сторон нагрузки на землю, где может стоять человек. . Первая схема намного безопаснее.
Как было сказано ранее, предохранители — не единственный используемый тип устройства защиты от сверхтоков.Переключатели, называемые автоматическими выключателями , часто (и чаще) используются для размыкания цепей с чрезмерным током, их популярность связана с тем, что они не разрушают себя в процессе размыкания цепи, как предохранители. В любом случае, размещение устройства защиты от сверхтоков в цепи будет соответствовать тем же общим рекомендациям, перечисленным выше: а именно, «предохранить» сторону источника питания , а не , подключенную к земле.
Хотя размещение защиты от перегрузки по току в цепи может определять относительную опасность поражения электрическим током в этой цепи при различных условиях, следует понимать, что такие устройства никогда не предназначались для защиты от поражения электрическим током.Ни предохранители, ни автоматические выключатели не предназначены для срабатывания в случае поражения электрическим током; скорее, они предназначены для открытия только в условиях потенциального перегрева проводника. Устройства максимального тока в первую очередь защищают проводники цепи от повреждения из-за перегрева (и опасности возгорания, связанной с чрезмерно горячими проводниками), и, во вторую очередь, защищают определенные части оборудования, такие как нагрузки и генераторы (некоторые быстродействующие предохранители предназначены для защиты особенно чувствительных электронных устройств. к скачкам тока).Поскольку уровни тока, необходимые для поражения электрическим током или поражения электрическим током, намного ниже, чем нормальные уровни тока обычных силовых нагрузок, состояние перегрузки по току не указывает на возникновение удара током. Существуют и другие устройства, предназначенные для обнаружения определенных условий удара (детекторы замыкания на землю являются наиболее популярными), но эти устройства строго служат этой единственной цели и не связаны с защитой проводников от перегрева.
- Предохранитель представляет собой небольшой тонкий проводник, предназначенный для плавления и разделения на две части с целью разрыва цепи в случае чрезмерного тока.
- Автоматический выключатель — это специально разработанный переключатель, который автоматически размыкается для прерывания тока цепи в случае перегрузки по току. Они могут срабатывать (размыкаться) термически, магнитными полями или внешними устройствами, называемыми «реле защиты», в зависимости от конструкции выключателя, его размера и области применения.
- в первую очередь рассчитаны на максимальный ток, но также рассчитаны на то, какое падение напряжения они будут безопасно выдерживать после прерывания цепи.
- могут быть спроектированы так, чтобы срабатывать быстро, медленно или где-то посередине при одинаковом максимальном уровне тока.
- Лучшее место для установки предохранителя в заземленной электросети — на пути незаземленного проводника к нагрузке. Таким образом, при сгорании предохранителя к нагрузке останется только заземленный (безопасный) провод, что сделает безопаснее для людей находиться рядом.
Предохранители
Предохранители
.
