Вопросы и ответы по электробезопасности на 4 группу до 1000 в и выше: Тест по электробезопасности на 4 группу до и выше 1000 В.

Содержание

Тест по электробезопасности на 4 группу до и выше 1000 В.

Тест Ростехнадзора 2021 года ЭБ 1259.11 — Данный тест предназначен для подготовки к проверке знаний электротехнического и электротехнологического персонала организаций, осуществляющего эксплуатацию электроустановок потребителей (IV группа по электробезопасности до и выше 1000 В). Бесплатный онлайн тест олимпокс 2021 года. Билеты по электробезопасности взяты из официального сайта Ростехнадзора и соответствуют вопросам единой площадки тестирования ЕПТ и STEP. Для успешной подготовки к проверке знаний, Вам необходимо просмотреть все билеты теста по электробезопасности на 4 группу до и выше 1000 В. При необходимости, Вы можете приобрести билеты в электронном виде, для этого напишите на почту [email protected] 

ВНИМАНИЕ! В апреле 2021 обновились билеты по электробезопасности. ВОПРОСЫ НА ЭТОМ САЙТЕ ОБНОВЛЕНЫ.


В наибольшей безопасности тот, кто начеку, даже когда нет опасности.

Сайрус Паблиус

Эксплуатация электроустановок потребителей (IV группа по электробезопасности до и выше 1000 В)
Билеты для аттестации и/или проверки знаний

Верхняя таблица (таблица билетов) предназначена для проверки знаний и тренировки перед экзаменом, посредством решения билетов. Билеты наполняются рандомными вопросами, а также есть возможность формирования протокола (результатов) экзамена.

Нижняя таблица (таблица вопросов) предназначена для подготовки к экзамену, вопросы представлены строго по порядку и не меняются.

Вопросы для подготовки к аттестации и/или проверки знаний

Билеты по электробезопасности на 4 группу до выше 1000 В

Специалисты, эксплуатирующие электроустановки, для допуска к работе, согласно законодательству, должны быть обучены и пройти проверку знаний по направлению деятельности.

Тестовые билеты по электробезопасности на 4 группу выше 1000 В взяты из официального сайта Федеральной службы по экологическому, технологическому и атомному надзору и включают в себя следующие темы для изучения:
— Правила устройства электроустановок;
— Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок;
— Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей;
— Правила устройства электроустановок;
— Правила переключения в электроустановках;
— Перечень состояний, при которых оказывается первая помощь;
— Перечень мероприятий по оказанию первой помощи.
Данные темы объединены в блок вопросов и ответов по электробезопасности на 4 группу выше 1000 В и представлены на сайте.

Ответы по электробезопасности на 4 группу до выше 1000 В

В РТН проверка знаний и аттестация проводится на специальной платформе ЕПТ или СТЕП, экзаменационные вопросы по электробезопасности на 4 группу до и выше 1000 В на этом сайте полностью соответствуют вопросам, которые будут на экзамене в Ростехнадзоре.   

Каждый вопрос в билетах содержит несколько вариантов ответов, в которых только один правильный (в случае если в вопросах несколько правильных вариантов ответов появится надпись «выберите несколько вариантов ответов»). Ответы по электробезопасности на 4 группу выше 1000 В, как и вопросы, формируются из различных нормативно-правовых актов, регулирующие данную деятельность – Ростехнадзором. Для подготовки Вы можете воспользоваться литературой, представленной ниже. При обнаружении ошибки в билетах, прошу сообщить на электронную почту, указанную в разделе «обратная связь».
При необходимости, вы можете приобрести ответы на любые тесты, которые есть на сайте. Литература для подготовки
Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей
Правила устройства электроустановок (ПУЭ)
Правила переключений в электроустановках
Правила противопожарного режима в Российской Федерации (с изменениями на 31 декабря 2020 года), утв. Постановлением РФ от 16 сентября 2020г. N 1479
Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок, утв. Приказом Министерства труда и соц. защиты РФ №903н от 15.12.2020

Билеты на 4 группу до и выше 1000В по электробезопасности (с ответами)

 
  Вопрос 45
 ПТЭ ЭП п.1.8.8. Какова, согласно настоящим Правилам, периодичность пересмотра инструкций?
 1(*) Не реже 1 раза в 3 года. 
 2    1 раз в год. 

 3    1 раз в 5 лет. 
 
  Вопрос 46
 ПТЭ ЭП п.1.8.9. Какая документация должна вестись на рабочих местах оперативного персонала (на 
подстанциях, в распределительных устройствах, в помещениях, отведенных для обслуживающего 
электроустановки персонала)?
 1(*) Оперативная схема, а при необходимости и схема-макет. 
 2(*) Оперативный журнал, журнал учета работ по нарядам и распоряжениям. 
 3(*) Журнал выдачи и возврата ключей от электроустановок. 
 4(*) Журнал релейной защиты, автоматики и телемеханики.  
 5(*) Журнал или картотека дефектов и неполадок на электрооборудовании. 
 6(*) Ведомости показаний контрольно-измерительных приборов и электросчетчиков. 
 7(*) Журнал учета электрооборудования, кабельный журнал. 
 8    Табель учета использования рабочего времени. 
 
  Вопрос 47
 ПТЭ ЭП п.1.8.9. Списки каких работников должны иметься на рабочих местах оперативного персонала?
 1(*) Имеющих право выполнения оперативных переключений, ведения оперативных переговоров, 
единоличного осмотра электроустановок и электротехнической части технологического оборудования. 
 2(*) Имеющих право отдавать распоряжения, выдавать наряды. 
 3(*) Которым даны права допускающего, ответственного руководителя работ, производителя работ, 
наблюдающего. 
 4(*) Допущенных к проверке подземных сооружений на загазованность. 
 5(*) Подлежащих проверке знаний на право производства специальных работ в электроустановках. 
 6(*) Ответственных работников энергоснабжающей организации и организаций-субабонентов, имеющих 
право вести оперативные переговоры.  
 7    Ответственных работников госэнергонадзора. 
 
  Вопрос 48
 ПТЭ ЭП п.1.8.9. Какая документация должна иметься на рабочих местах оперативного персонала?
 1(*) Перечень оборудования, линий электропередачи и устройств релейной защиты и автоматики, 
находящихся в оперативном управлении на закрепленном участке. 
 2(*) Производственная инструкция по переключениям в электроустановках. 
 3(*) Бланки нарядов-допусков для работы в электроустановках. 
 4(*) Перечень работ, выполняемых в порядке текущей эксплуатации. 
 5    Технические условия на электрооборудование. 
 
  Вопрос 49
 ПТЭ ЭП п.1.8.9. Какая документация может быть включена в состав оперативной документации в 
зависимости от местных условий (организационной структуры и формы оперативного управления, состава 
оперативного персонала и электроустановок, находящихся в его оперативном управлении)?
 1(*) Журнал регистрации инструктажа на рабочем месте. 
 2(*) Однолинейная схема электрических соединений электроустановки при нормальном режиме работы 
оборудования.  
 3(*) Список работников, имеющих право отдавать оперативные распоряжения. 
 4(*) Журнал по учету противоаварийных и противопожарных тренировок. 
 5(*) Журнал релейной защиты, автоматики и телемеханики и карты уставок релейной защиты и автоматики.
 6(*) Местная инструкция по предотвращению и ликвидации аварий. 
 7(*) Перечень сложных оперативных переключений. 
 8(*) Бланки переключений. 
 9    Проектная документация (чертежи, пояснительные записки и др.). 
 
  Вопрос 50
 ПТЭ ЭП п.2.1.4. При каком показании давления в баке силового герметичного трансформатора нагрузка 
должна быть снижена?
 1    Выше 30 кПа (0,3 кгс/кв.см). 
 2(*) Выше 50 кПа (0,5 кгс/кв.см). 
 3    Только выше 70 кПа (0,7 кгс/кв.см). 

Тест: ЭБ 302.2. Обучение и проверка знаний электротехнического и электротехнологического персонала по электробезопасности (III группа допуска до 1000 В). Билет №4 | Вопросы и ответы, билеты

1. Как делятся электроустановки по условиям электробезопасности?

1) Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 1000 В

2) Электроустановки напряжением до 10 кВ и выше 10 кВ

3) Электроустановки напряжением до 380 В и выше 380 В

4) Электроустановки напряжением до 1000 В и выше 10000 В

2.

Чем должны быть укомплектованы электроустановки?

1) Защитными средствами, средствами пожаротушения

2) Средствами пожаротушения, исправным инструментом и средствами оказания первой медицинской помощи

3) Исправным инструментом

4) Испытанными защитными средствами, средствами пожаротушения, исправным инструментом и средствами оказания первой помощи

3. Какую группу по электробезопасности должны иметь работники из числа оперативного персонала, единолично обслуживающие электроустановки напряжением до 1000 В?

1) Не ниже II группы

2) Не ниже III группы

3) II или III группу

4) IV группу

4. Какие меры необходимо принимать для предотвращения ошибочного включения коммутационных аппаратов при отсутствии в схеме предохранителей во время проведения планового ремонта электроустановки?

1) Обеспечить запирание рукояток или дверец шкафа

2) Обеспечить закрытие кнопок

3) Установить между контактами коммутационного аппарата изолирующие накладки

4) Можно принимать любые из перечисленных мер либо провести расшиновку или отсоединение кабеля, проводов от коммутационного аппарата либо от оборудования, на котором будут проводиться работы

5. Можно ли использовать землю в качестве фазного или нулевого провода в электроустановках до 1000 В?

1) Разрешается без ограничений

2) ПТЭЭП запрещается

3) Разрешается только в единичных случаях с разрешения органов энергонадзора

6. Какое воздействие на организм человека оказывает электрический ток?

1) Только термическое действие

2) Только механическое действие

3) Только электролитическое действие

4) Биологическое действие

5) Электрический ток оказывает на человека все перечисленные виды действия

7. Кто относится к ремонтному персоналу?

1) Персонал, осуществляющий оперативное управление и обслуживание электроустановок (осмотр, оперативные переключения, подготовку рабочего места, допуск и надзор за работающими, выполнение работ в порядке текущей эксплуатации)

2) Ремонтный персонал, специально обученный и подготовленный для оперативного обслуживания в утвержденном объеме закрепленных за ним электроустановок

3) Персонал, обеспечивающий техническое обслуживание и ремонт, монтаж, наладку и испытание электрооборудования

4) Персонал, на которого возложены обязанности по организации технического и оперативного обслуживания, проведения ремонтных, монтажных и наладочных работ в электроустановках

8. Какие работы из перечисленных можно отнести к работам, выполняемым в порядке текущей эксплуатации в электроустановках напряжением до 1000 В?

1) Снятие и установка электросчетчиков, других приборов и средств измерений

2) Ремонт пусковой и коммутационной аппаратуры, установленной на щитках

3) Замена ламп и чистка светильников на высоте более 2,5 м

4) Любые из перечисленных работ

9. Кто выполняет проверку подготовки рабочего места при отсутствии оперативного персонала?

1) Руководитель работ с разрешения допускающего

2) Производитель работ с разрешения допускающего

3) Наблюдающий с разрешения оперативного персонала

4) Руководитель работ совместно с производителем работ с разрешения оперативного персонала

10. Что из перечисленного не относится к основным изолирующим электрозащитным средствам для электроустановок напряжением до 1000 В?

1) Диэлектрические галоши

2) Изолирующие штанги всех видов

3) Изолирующие клещи

4) Указатели напряжения

5) Диэлектрические перчатки

6) Ручной изолирующий инструмент

Промышленные потребители.

(июнь 2021) IV группа по электробезопасности выше 1000 В , Тесты V Раздел вопросов Ростехнадзора, с ссылками на правильные ответы в НТД

ЭБ 1259.11. Подготовка и проверка знаний работников организаций-потребителей электрической энергии (IV группа по электробезопасности до и выше 1000 В).

Единый портал тестирования, аттестация по вопросам Ростехнадзора — электробезопасность.

IV  группа по электробезопасности выше  1000 В (2021 г.), Тесты V Раздел вопросов Ростехнадзора, с ссылками на правильные ответы в НТД 

 Тема 1 Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок 

Тема 2 Правила технической эксплуатации электроустановок потребителей 

Тема 3 Правила устройства электроустановок 100 вопроов

Тема 4 Мероприятия по оказанию первой помощи (Приказ Минздрава России от 04.05.2012 № 477н) 

Тема 5 Инструкция по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках 10 вопросов

Приказ Минэнерго России от 30. 06.2003 N 261 «Об утверждении Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках»

Тема 6 Правила противопожарного режима в Российской Федерации 

Постановление Правительства РФ от 16.09.2020 N 1479 (ред. от 31.12.2020) «Об утверждении Правил противопожарного режима в Российской Федерации»

Тема 7 Правила переключений в электроустановках 

Нормативно-технические документы (по состоянию на 2021 год

Приказ Минтруда России от 15.12.2020 № 903н «Об утверждении Правил по охране труда при эксплуатации электроустановок»;

Постановление Правительства РФ от 16.09.2020 № 1479 «Об утверждении Правил противопожарного режима в Российской Федерации»;

Приказ Минздравсоцразвития России от 04.05.2012 № 477н «Об утверждении перечня состояний, при которых оказывается первая помощь, и перечня мероприятий по оказанию первой помощи»;

Приказ Минэнерго России от 13.09.2018 № 757 «Об утверждении Правил переключений в электроустановках»;

Приказ Минэнерго РФ от 13. 01.2003 № 6 «Об утверждении Правил технической эксплуатации электроустановок потребителей»;

Приказ Минэнерго России от 30.06.2003 № 261 «Об утверждении Инструкции по применению и испытанию средств защиты, используемых в электроустановках»;

Правила устройства электроустановок.

Срок действия группы по электробезопасности.

Доброе время суток, друзья!

Сегодня разговор наш пойдет о сроке действия группы по электробезопасности

 

 

Вот так выглядит удостоверение,   которое выдается электротехническому персоналу после удачной сдачи экзамена по проверке знаний ПУЭ, ПТЭЭП, ПТБ и другой нормативной документации. По результатам проверки знаний персоналу присваивается группа по электробезопасности, которая указывается в удостоверении. Форму удостоверения можно найти в приложении к ПТБ (Правила по охране труда при эксплуатации электроустановок).

Всего групп пять.

Первая группа присваивается не электротехническому персоналу, выполняющему работы, при которых может возникнуть опасность поражения электрическим током. Удостоверение при этом не выдается.

Электротехнический персонал получает удостоверение, кроме того результаты проверки знаний заносятся в специальный журнал.

Проверка знаний бывает первичной и периодической (очередной и внеочередной).

Первичная производится у работников, впервые поступающих на работу, связанную с обслуживанием электроустановок, или при перерыве в проверке знаний более 3 лет. В результате первичной проверки знаний присваивается 2 группа по электробезопасности согласно ПТЭЭП п.1.4.19 и ПОТЭЭ приложение 1.

Т.е. если Вы более трех лет не проходили проверку знаний группа аннулируется.

Очередная проверка знаний проводится:

— для электротехнического персонала, непосредственно организующего и проводящего работы по обслуживанию действующих электроустановок или выполняющего в них наладочные, электромонтажные, ремонтные работы или профилактические испытания, а так же для персонала, имеющего право выдачи нарядов, распоряжений, ведения оперативных переговоров, – 1раз в год;

— для административно-технического персонала, не относящегося к предыдущей группе, а также для специалистов по охране труда, допущенных к инспектированию электроустановок, – 1раз в 3 года.

Вот Вам еще два срока действия удостоверения. Т.е. если  следующая проверка знаний на подтверждение или повышение группы по электробезопасности не произойдет до истечения указанного в удостоверении срока очередной проверки знаний, оно перестанет действовать – давать право на проведение работ в электроустановках, но сама группа за Вами сохраняется в течении трех лет.

Например, у Вас 4 группа по электробезопасности до и выше 1000 В и Вы сдаете экзамен раз в год, но по какой-то причине Вы не подтверждали группу (переводились временно на работу не связанную с энергетикой). А через два года Вас вернули на ранее занимаемую должность. Тогда Вы сдаете внеочередной экзамен и получаете свою 4 группу.

Кроме того можно отметить вот еще что. Если в назначенный срок при проверке знаний Вы не сдали экзамен, то Вам разрешается пересдать его в течении месяца и срок действия удостоверения продляется на этот месяц.

При переходе на другое место работы в качестве электротехнического персонала сотрудник  проходит стажировку. После стажировки проводится проверка знаний в рамках имеющейся у сотрудника группы. При удачной сдаче экзамена сотруднику выдается удостоверение нового предприятия. По результатам сдачи экзамена по решению комиссии сотруднику либо подтверждается имеющаяся у него группа, либо группа может быть понижена. Понижение группы может быть произведено при наличии на новом предприятии более сложного оборудования. Например оборудования на напряжение выше 1000 В. Кстати согласно правил, если сотрудник имеет 4 группу по электробезопасности до 1000 В, то при переходе на предприятие с оборудованием выше 1000 В он может получить только 3 группу до и выше 1000 В. В дальнейшем конечно при повышении опыта группа может повышаться.

На сегодня у меня все.

Статья довольно сумбурна и вероятно вызовет кучу вопросов.

Я готов на них ответить.

Успехов.

УЧЕБНЫЙ ЦЕНТР «ЭНЕРГЕТИК» | Учебный центр «Энергетик»

С 23 по 24 января 2020 года в г. Вологда состоялась серия деловых встреч, консультаций, визитов на объекты электроэнергетики региона, посвященных созданию центра оценки квалификаций на базе одной из структур ПАО «МРСК Северо-Запада».

С учетом значимости внедрения системы профессиональных экзаменов в структурах ПАО «Россети», перспектив создания первого энергетического центра квалификаций на территории Северо-Западного федерального округа в консультациях приняли участие Начальник департамента управления персоналом и организационного проектирования ПАО «МРСК Северо-Запада» Д.В. Коломыцева, Начальник управления оценки, развития, подбора и адаптации персонала ПАО «МРСК Северо-Запада» А.В. Пекарников, Президент Ассоциации, Член Национального совета при Президенте Российской Федерации по профессиональным квалификациям, Президент Совета по профессиональным квалификациям в электроэнергетике (ЭСПК) А.В.Замосковный, ответственный секретарь ЭСПК А.В.Павлов.

В рамках предварительно согласованной программы в первую очередь состоялась встреча представителей Ассоциации с директором Вологодского филиала ПАО «МРСК Северо-Запада» В.Е. Луцковичем. На встрече обсуждались текущие показатели работы филиала, особенности развития электроэнергетики Вологодской области, взаимодействие с руководством региона, тарифорегулирующим органами, прохождение электросетевым комплексом периодов с высокими рисками, работа в условиях погодных аномалий.

По завершении данной встречи с учетом большого вклада В.Е. Луцковича в деятельность Общероссийского отраслевого объединения работодателей электроэнергетики (в период нахождения в должности руководителя Наблюдательного совета Объединения РаЭл), развитие системы социального партнерства в электроэнергетике Президент Ассоциации «ЭРА России» А.В. Замосковный вручил В.Е. Луцковичу памятную медаль Ассоциации «ЭРА России», выпущенную к 15-летию Объединения.

Предваряя основной блок мероприятий программы, в целях определения основных задач проекта по созданию центра оценки квалификаций участники консультаций обсудили целевые ориентиры в сфере развития кадрового потенциала ПАО «МРСК Северо-Запада», положение энергокомпании на региональном рынке труда. Представители энергокомпании также соотнесли текущие задачи энергокомпании, электросетевого комплекса в целом со стратегиями развития электроэнергетики, государственными программами развития экономики и промышленности Подробно обсудили возможности и риски внедрения системы независимой оценки квалификации в практику работы с персоналом, в т. ч. в целях совершенствования системы профессиональной подготовки, повышения качества человеческого капитала. В рамках обсуждения целевых ориентиров системы независимой оценки были отмечены задачи по повышению производительности труда в отрасли, обсуждались вопросы разработки и внедрения современных норм труда.

С учетом предварительных консультаций, состоявшихся в течение 2019 года, ПАО «МРСК Северо-Запада» рассматривает возможность реализовать проект по созданию специализированного электроэнергетического центра оценки квалификации с использованием ресурсов вологодского Учебного центра «Энергетик».  Учебный центр является крупнейшим учреждением дополнительного профессионального образования в Вологодской области, успешно осуществляет свою деятельность на рынке образовательных услуг в течение 20 лет. В центре ежегодно проходят обучение более 5000 человек.

Представители базовой организации ЭСПК и представители блока управления персоналом ПАО «МРСК Северо-Запада» осмотрели учебно-тренировочный полигон, лаборатории, учебные классы, познакомились с кадровым и преподавательским составом организации. Директор ЧОУ ДПО «УЦ «Энергетик» М.В. Свистунов подробно рассказал о практике подготовки персонала энергокомпаний, графиках и направлениях подготовки, проведении на площадке Учебного центра масштабных соревнований профессионального мастерства, а также о возможностях Учебного центра по организации проживания и питания обучающихся.

В рамках последующего совещания по вопросам наделения одной из структур ПАО «МРСК Северо-Запада» статусом центра оценки квалификаций в электроэнергетике был представлен доклад М.В. Свистунова о техническом, методическом и кадровом потенциале Учебного центра.

Президент Ассоциации «ЭРА России», Председатель ЭСПК А.В. Замосковный рассказал о ходе разработки отраслевого сегмента Национальной рамки квалификаций, возможностях актуализации компетенций работников электроэнергетики. Руководитель Ассоциации отметил основные цели и задачи, стоящие перед ЭСПК, а также проинформировал о достижениях в области разработки профессиональных стандартов и квалификаций, формировании сети региональных электроэнергетических центров квалификаций, экзаменационных площадках, разработке комплектов оценочных средств. А.В. Замосковный также рассказал о реализации инициатив Ассоциации по упрощению процедур допуска к независимой оценке квалификации и ряде важных решений Национального совета при Президенте РФ по профессиональным квалификациям.

А.В. Замосковный особое внимание уделил вопросам внедрения профессиональных стандартов и квалификаций в системе профессионального образования и обучения, проведения на уровне ЭСПК экспертизы государственных образовательных стандартов, а также о возможностях и преимуществах профессионально-общественной аккредитации образовательных программ, реализуемых образовательными организациями различного вида, корпоративными учебными центрами энергокомпаний.

Заместитель Директора Департамента социального партнерства, аналитики и профессиональных квалификаций – начальник Управления по развитию профессиональных квалификаций, ответственный секретарь ЭСПК А.В. Павлов рассказал об особенностях нормативного правового регулирования системы независимой оценки квалификации, правилах проведения профессиональных экзаменов, роли базовой организации ЭСПК в части проверки, обработки и признания итогов профессиональных экзаменов, проведенных центрами оценки, использовании единых оценочных средств и форм документов. Представитель ЭСПК отметил достижения ряда энергетических центров квалификаций, созданных при участии федеральных компаний электросетевого комплекса, позволивших ЭСПК не только продемонстрировать успехи в части разработки профессиональных стандартов и квалификаций, но и войти в число лидеров по количеству проведенных профессиональных экзаменов на соответствие соискателей профстандартам электроэнергетики.

Участники совещания также обсудили организационно-технические вопросы создания центра оценки, преимущества и риски наделения той или иной структуры статусом центра оценки, особенности финансовой модели профэкзаменов, зафиксированной на уровне ЭСПК.

Во второй день выездных мероприятий состоялся осмотр производственных объектов Вологодского филиала ПАО «МРСК Северо-Запада», в том числе ряда объектов ПО «Кирилловские электрические сети». Также состоялись развернутые консультации принимающей стороны с представителем Ассоциации, результатом которых стало формирование развернутого плана-графика по созданию на базе одной из структур ПАО «МРСК Северо-Запада» центра оценки квалификаций в электроэнергетике в Северо-Западном федеральном округе. 

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 от накопления статического электричества, разряженного 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 столбняком . 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 на некоторое время, так как химический состав нейротрансмиттера находится в беспорядке.Этот принцип был применен в устройствах «электрошокера», таких как электрошокеры, которые основаны на принципе мгновенного поражения жертвы 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, прикладываемый к груди жертвы, чтобы «подтолкнуть» фибриллирующее сердце к нормальному ритму биений.

Эта последняя деталь подводит нас к другой 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 этого 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: разряд тока, подаваемого дефибриллятором, — это постоянный ток, который останавливает фибрилляцию и дает сердцу шанс восстановиться.

В любом случае электрические токи, достаточно сильные, чтобы вызвать непроизвольное действие мышц, 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 может вызвать 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, представляет собой только мгновенный толчок: течение тока обязательно кратковременно, когда статические заряды уравниваются между двумя объектами. Подобные самоограниченные шоки 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.

Рисунок 1.1

Для того, чтобы ток протекал по проводнику, должно присутствовать напряжение, которое его мотивирует. Напряжение, как вы должны помнить, всегда составляет относительно двух точек . Нет такой вещи, 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 двух футов, обе ноги 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.

. Символ 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 удар током, 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 преднамеренной точки «заземления» в электрической цепи предназначено для обеспечения того, чтобы одна сторона была безопасной для контакта.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 соприкасались с землей:

Рис. 1.3

Поскольку нижняя сторона схемы надежно соединена с землей через точку заземления в нижнем левом углу схемы, нижний проводник схемы имеет электрически общий вид с заземлением. Поскольку между электрически общими точками не может быть напряжения, на человека, контактирующего с нижним проводом, не будет напряжения, и он не получит удара током.По той же причине провод, соединяющий цепь с заземляющим стержнем / пластинами, обычно остается оголенным (без изоляции), так что любой металлический объект, о котором 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, такого как ветвь дерева, касающаяся линии электропередачи и обеспечивающая соединение с землей.Такое случайное соединение проводника энергосистемы с 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 во время дождя), проникновением грунтовых вод в подземные проводники линии электропередачи. , и птицы, приземляющиеся на линии электропередач, перемыкая линию к полюсу своими крыльями.Учитывая множество причин замыканий на землю, они, как правило, непредсказуемы. В случае с деревьями никто не может гарантировать , с каким проводом могут соприкасаться 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 двумя людьми, касающимися одиночных 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, только коснувшись 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 с резиновой подошвой 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 через 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 (влажная): 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.
  • Цепи питания
  • обычно имеют обозначенную точку, которая «заземлена»: прочно соединена с металлическими стержнями или пластинами, закопанными 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.

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.

Принимая закон Ома для напряжения, тока и сопротивления и выражая его через ток для заданных напряжения и сопротивления, мы получаем 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, создаваемое 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 угрозу 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
Возможна фибрилляция сердца через 3 секунды Мужчины и женщины 500 мА 100 мА

«Гц» означает единицу измерения Гц .Это мера того, насколько быстро меняется переменный ток, иначе известный как частота . Таким образом, столбец цифр, обозначенный «60 Гц переменного тока», относится к току, который изменяется 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) возвратно-поступательных циклов каждую секунду.

Имейте в виду, что эти цифры являются приблизительными, поскольку люди с разным 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 необходимо для этого состояния чистой, сухой 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 любой конкретной силы тока могут значительно отличаться от человека к человеку, и что эти расчеты являются приблизительными оценками , всего лишь .

Обрызгав пальцы водой для имитации пота, я смог измерить сопротивление рук в руках всего 17000 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 показателя сопротивления тела, увеличенного за счет контакта с кольцом (полоса золота, обернутая по окружности пальца, составляет отличную точку контакта для поражения электрическим током) или полного контакта с большим металлическим предметом, таким как труба или металл рукоятки инструмента, сопротивление корпуса может упасть до 1000 Ом (1 кОм), в результате чего даже более низкое напряжение может представлять потенциальную опасность.

[латекс] E = IR [/ латекс]

[латекс] E = (20 мА) (1 кОм) [/ 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.

Исследования предоставили приблизительный набор цифр для электрического сопротивления точек контакта человека в различных условиях:

Ситуация Сухой мокрый
Проволока касалась пальцем 40 000 Ом — 1 000 000 Ом 4000 Ом — 15000 Ом
Проволока в руке 15000 Ом — 50 000 Ом 3000 Ом — 5000 Ом
Ручные плоскогубцы по металлу 5000 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
1,5-дюймовая металлическая труба, удерживаемая двумя руками 500 Ом — 1500 кОм 250 Ом — 750 Ом
Рука погружена в проводящую жидкость 200 Ом — 500 Ом
Опора, погруженная 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, когда одна рука держит трубу.

Рисунок 1.8

Двумя руками площадь контакта с телом вдвое 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 рассматривать любое напряжение выше 30 вольт 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 страшного 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 большое количество тока через гаечный ключ с большим количеством сопутствующих 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, встречающиеся на его пути, а поскольку мышцы сердца и легких (диафрагмы), вероятно, являются наиболее важными для выживания, токи, проходящие через грудную клетку, являются наиболее опасными.Это делает путь электрического тока из рук в руки очень вероятным способом получения травм и смертельного 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 она отключена, 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 может течь 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 ботинок и , тело 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 их в состояние нулевой энергии . 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 напрямую вызвать поражение электрическим током.Их может быть достаточно, чтобы напугать жертву, заставив ее отпрянуть и коснуться чего-то более опасного в непосредственной близости.
  • Когда необходимо работать с «живым» контуром, 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 известно как перевод их в состояние с нулевой энергией . 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 с потенциальной энергией 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 разъединительный выключатель 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 работах по техническому обслуживанию, выполняемых в системах распределения электроэнергии высокого напряжения.

Еще одним преимуществом этой меры предосторожности является защита от возможности включения размыкающего переключателя (включения его для обеспечения непрерывности 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 выполнения работ 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 замок, с описанием характера и продолжительности работы, которую они собираются выполнять в системе.Если есть несколько источников энергии, которые необходимо «заблокировать» (несколько отключений, 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 безопасности по блокировке / маркировке все еще необходимы усердие и меры предосторожности, основанные на здравом смысле. 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 об этом, но слишком самоуверенны, чтобы следовать ей. 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 было зафиксировано в нулевом состоянии.Один из способов проверить — увидеть, 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 наличие опасного напряжения с помощью измерительного устройства, прежде чем фактически 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.

В конце концов, электромонтажник 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) присутствие 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 напряжение между этим проводником и землей все еще присутствует, движение пальца в результате реакции удара (сжатие в кулак) приведет к разрыву контакта с проводником. Обратите внимание, что это абсолютно последний шаг , 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 нулевого потребления 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 потребления энергии 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 энергосистемы, 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 описаны 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). В измерителе для измерения постоянного тока используются другие методы, чем для измерения переменного тока, поэтому пользователю необходимо выбрать тип 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 концы 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 посмотрим на пару примеров, показывающих, как используется измеритель. 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 настоятельно необходимо, , 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, произойдет короткое замыкание, создающее 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, по 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 является относительным, 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 собой 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 изготавливать свои собственные пробники , так как вы можете подвергнуть себя опасности в следующий раз, когда будете использовать их в цепи под напряжением.

Кроме того, 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 точек, о которых идет речь.

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 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 для каждого режима , 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 должны не только 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 и 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 же, 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 должно выполняться 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 измерительные провода не имели 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 с по 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 счетчик частью пути тока цепи, исходная цепь должна быть «разорвана», а счетчик соединен через две точки разомкнутого разрыва. Чтобы настроить прибор для этого, 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

Следующий шаг — вставить измеритель в одну линию со схемой, подключив два наконечника щупа к разорванным 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 имеют сопротивления ). t потребляет значительный ток из 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, у большинства мультиметров есть функция 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 маленькое сопротивление, в то время как перегоревший предохранитель всегда показывает «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 подключены в цепь, поэтому электроны должны проходить 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 заземления непредсказуема с точки зрения безопасности.Невозможно гарантировать, какое 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 проводник, подключенный к земле, называется нейтраль , а другой провод называется горячий , 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 если возникнет внутренняя неисправность, в результате которой горячий провод соприкасается с корпусом, результаты могут быть смертельными. Если необходимо использовать двухконтактную розетку , можно установить двухконтактный переходник розетки с заземляющим проводом, прикрепленным к заземляющему винту крышки. Это обеспечит безопасность заземленного прибора, подключенного к розетке этого типа.

Однако электробезопасное 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 она 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.

Если, однако, горячая проволока случайно коснется металлического корпуса, через человека, касающегося корпуса, пройдет ток. Наличие ударного тока будет проявляться в виде разницы в и 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 наличие неисправности в системе.Следовательно, такая разница тока может использоваться как способ обнаружения неисправного состояния. Если устройство настроено для измерения этой разницы в токе между двумя силовыми проводниками, обнаружение дисбаланса токов можно использовать для запуска размыкания выключателя, тем самым отключая питание и предотвращая серьезный удар:

Рисунок 1.36 Прерыватели тока замыкания на землю

Такие устройства называются прерывателями 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, выходящего за рамки конструкции и состояния прибора.

Прерыватель цепи дугового замыкания (AFCI) , автоматический выключатель, предназначенный для предотвращения пожаров, предназначен для размыкания при прерывистых резистивных коротких замыканиях. Например, нормальный выключатель на 15 А предназначен для быстрого размыкания цепи при нагрузке, значительно превышающей номинальную 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 проводником , 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 за счет 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 плавких предохранителей .

Что такое предохранитель?

A предохранитель представляет собой устройство электробезопасности, построенное вокруг токопроводящей ленты, которая предназначена для плавления и разделения в случае чрезмерного тока. Предохранители всегда подключаются последовательно с компонентом (ами), который должен быть защищен от перегрузки по току, так что, когда плавкий 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, протекающий 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 автомобилях 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 цепи. 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 изоляционном корпусе:

Рисунок 1.39 Патрон предохранителя закрывает изолирующий кожух

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, например, используемые 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 надежным 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

Номиналы предохранителей

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 выдержит 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. Поскольку 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 точки зрения 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.

Текущий номинал предохранителя — это не 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 «открытия» или даже на замедленное срабатывание в зависимости от области применения. Последние предохранители иногда называют плавкими предохранителями с задержкой срабатывания из-за их преднамеренной выдержки времени.

Классическим примером применения плавкого предохранителя с задержкой срабатывания является защита электродвигателя, где бросков броска токов, до десяти 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 с задержкой срабатывания 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 диапазона 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.Устройства, похожие на выключатели, 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 , 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 проводов 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.
  • Предохранители
  • в первую очередь рассчитаны на максимальный ток, но также рассчитаны на то, какое падение напряжения они будут безопасно выдерживать после прерывания цепи.
  • Предохранители
  • могут быть сконструированы 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.

Опасности поражения электрическим током и человеческое тело

Цели обучения

К концу этого раздела вы сможете:

  • Определите термическую опасность, опасность поражения электрическим током и короткого замыкания.
  • Объясните, какое влияние различные уровни тока оказывают на человеческое тело.

Есть две известные опасности поражения электрическим током — термическая и ударная. Тепловая опасность — это опасность, при которой чрезмерная электрическая мощность вызывает нежелательные тепловые эффекты, такие как начало пожара в стене дома. Опасность поражения электрическим током возникает, когда электрический ток проходит через человека. Шок варьируется по степени тяжести от болезненного, но в остальном безвредного, до смертельного, вызывающего остановку сердца. В этом разделе количественно рассматриваются эти опасности и различные факторы, влияющие на них.Электробезопасность: Системы и устройства будут рассматривать системы и устройства для предотвращения поражения электрическим током.

Электроэнергия вызывает нежелательные эффекты нагрева всякий раз, когда электрическая энергия преобразуется в тепловую со скоростью, превышающей ее безопасное рассеивание. Классическим примером этого является короткое замыкание , путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения. Пример короткого замыкания показан на рисунке 1. Изоляция проводов, ведущих к прибору, изношена, что позволяет двум проводам соприкасаться.Такой нежелательный контакт с высоким напряжением называется коротким замыканием . Поскольку сопротивление короткого замыкания, r , очень мало, мощность, рассеиваемая коротким замыканием, P = В 2 / r , очень велика. Например, если В, составляет 120 В, а r составляет 0,100 Ом, тогда мощность составляет 144 кВт, что на намного больше, чем у обычного бытового прибора. Тепловая энергия, передаваемая с такой скоростью, очень быстро поднимет температуру окружающих материалов, плавя или, возможно, воспламеняя их.

Рис. 1. Короткое замыкание — это нежелательный путь с низким сопротивлением через источник напряжения. (а) Изношенная изоляция проводов тостера позволяет им соприкасаться с низким сопротивлением r. Поскольку P = V 2 / r , тепловая энергия создается так быстро, что шнур плавится или горит. (б) Схема короткого замыкания.

Один особенно коварный аспект короткого замыкания заключается в том, что его сопротивление может фактически уменьшиться из-за повышения температуры.Это может произойти, если короткое замыкание создает ионизацию. Эти заряженные атомы и молекулы могут свободно перемещаться и, таким образом, снижают сопротивление r . Поскольку P = В 2 / r , мощность, рассеиваемая при кратковременном повышении, может вызвать большую ионизацию, большую мощность и т. Д. Высокое напряжение, такое как 480 В переменного тока, используемое в некоторых промышленных приложениях, подвержено этой опасности, потому что более высокие напряжения создают более высокую начальную выработку энергии за короткое время.

Другая серьезная, но менее драматическая термическая опасность возникает, когда провода, по которым подается питание к пользователю, перегружены слишком большим током.Как обсуждалось в предыдущем разделе, мощность, рассеиваемая в проводах питания, составляет P = I 2 R w , где R w — сопротивление проводов, а I — сопротивление проводов. через них протекает ток. Если значение I или R w слишком велико, провода перегреваются. Например, изношенный шнур электроприборов (с порванными некоторыми плетеными проводами) может иметь значение R w = 2,00 Ом, а не 0.100 Ом должно быть. Если через шнур проходит ток 10,0 А, то в шнуре рассеивается P = I 2 R w = 200 Вт — гораздо больше, чем можно. Точно так же, если провод с сопротивлением 0,100 Ом предназначен для передачи нескольких ампер, а вместо этого имеет ток 100 А, он сильно перегреется. Мощность, рассеиваемая в проводе, в этом случае составит P = 1000 Вт. Для ограничения чрезмерных токов используются предохранители и автоматические выключатели. (См. Рисунок 1 и рисунок 2.) Каждое устройство автоматически размыкает цепь, когда постоянный ток превышает безопасные пределы.

Рис. 1. (a) Предохранитель имеет металлическую полосу с низкой температурой плавления, которая при перегреве чрезмерным током навсегда разрывает соединение цепи с источником напряжения. (b) Автоматический выключатель — это автоматический, но восстанавливаемый электрический выключатель. Показанный здесь имеет биметаллическую полосу, которая изгибается вправо и в выемку при перегреве. Затем пружина толкает металлическую полосу вниз, разрывая электрическое соединение в точках.

Рис. 2. Схема цепи с предохранителем или автоматическим выключателем. Предохранители и автоматические выключатели действуют как автоматические выключатели, которые размыкаются, когда постоянный ток превышает желаемые пределы.

Предохранители и автоматические выключатели для типичных бытовых напряжений и токов относительно просты в изготовлении, но предохранители для больших напряжений и токов вызывают особые проблемы. Например, когда автоматический выключатель пытается прервать поток высоковольтного электричества, через его точки может проскочить искра, которая ионизирует воздух в зазоре и позволяет току продолжать течь.В крупных автоматических выключателях, используемых в системах распределения электроэнергии, используется изолирующий газ и даже для гашения таких искр используются струи газа. Здесь переменный ток более безопасен, чем постоянный, поскольку переменный ток проходит через ноль 120 раз в секунду, что дает возможность быстро погасить эти дуги.

Электрические токи, протекающие через людей, производят чрезвычайно разнообразные эффекты. Электрический ток можно использовать для блокирования боли в спине. Возможность использования электрического тока для стимуляции мышечной активности парализованных конечностей, что, возможно, позволит людям с параличом нижних конечностей ходить, изучается.Телевизионные драматизации, в которых электрические разряды используются, чтобы вывести жертву сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков (чрезвычайно нерегулярное, часто со смертельным исходом, сердцебиение), более чем обычны. Тем не менее, большинство смертельных случаев от поражения электрическим током происходит из-за того, что ток вызывает фибрилляцию сердца. Электрокардиостимулятор заставляет сердце биться правильно. Некоторые смертельные удары током не вызывают ожогов, но бородавки можно безопасно сжечь электрическим током (хотя сейчас более распространено замораживание с использованием жидкого азота).Конечно, этим разрозненным эффектам можно найти последовательные объяснения. Основными факторами, от которых зависят последствия поражения электрическим током, являются

.
  1. Сумма тока I
  2. Путь, пройденный нынешним
  3. Продолжительность шока
  4. Частота f тока ( f = 0 для постоянного тока)

В таблице 1 приведены эффекты поражения электрическим током в зависимости от тока для типичного случайного поражения электрическим током.Эффекты относятся к сотрясению, которое проходит через туловище, длится 1 с и вызывается мощностью 60 Гц.

Рис. 3. Электрический ток может вызывать мышечные сокращения с различными эффектами. (а) Пострадавший «отбрасывается» назад из-за непроизвольных сокращений мышц, разгибающих ноги и туловище. (б) Пострадавший не может отпустить проволоку, которая стимулирует все мышцы руки. Смыкающие пальцы сильнее, чем разжимающие.

Таблица 1.Эффекты поражения электрическим током в зависимости от силы тока
Ток (мА) Эффект
1 Порог ощущения
5 Максимальный безопасный ток
10–20 Начало устойчивого мышечного сокращения; не может отпустить на время шока; сокращение мышц груди может привести к остановке дыхания во время шока
50 Начало боли
100–300 + Возможна фибрилляция желудочков; часто со смертельным исходом
300 Начало ожога в зависимости от концентрации тока
6000 (6 А) Начало устойчивого сокращения желудочков и паралича дыхания; оба прекращаются, когда заканчивается шок; сердцебиение может вернуться в норму; используется для дефибрилляции сердца

Наши тела являются относительно хорошими проводниками из-за воды в наших телах.Учитывая, что большие токи будут проходить через секции с меньшим сопротивлением (подробнее будет обсуждаться в следующей главе), электрические токи предпочтительно протекают по путям в человеческом теле, которые имеют минимальное сопротивление на прямом пути к земле. Земля — ​​естественный сток электронов. Ношение изолирующей обуви — требование во многих профессиях — препятствует прохождению электронов, создавая на этом пути большое сопротивление. При работе с мощными инструментами (сверлами) или в опасных ситуациях убедитесь, что вы не обеспечиваете путь для прохождения тока (особенно через сердце).

Очень слабые токи проходят через тело безвредно и не чувствуются. Это происходит с вами регулярно без вашего ведома. Порог ощущения составляет всего 1 мА, и, несмотря на неприятные ощущения, разряды, по-видимому, безвредны для токов менее 5 мА. Во многих правилах безопасности значение 5 мА является максимально допустимым током. Ток от 10 до 20 мА и выше может стимулировать длительные мышечные сокращения так же, как обычные нервные импульсы. Иногда люди говорят, что они были сбиты с толку от шока, но на самом деле произошло то, что некоторые мышцы сократились, толкая их не по их собственному выбору.(См. Рис. 3 (а).) Более пугающим и потенциально более опасным является эффект «не могу отпустить», проиллюстрированный на рис. 3 (b). Мышцы, смыкающие пальцы, сильнее, чем те, что их разжимают, поэтому рука непроизвольно смыкается на проводе, сотрясающем ее. Это может продлить шок на неопределенный срок. Это также может быть опасно для человека, пытающегося спасти жертву, потому что рука спасателя может сомкнуться вокруг запястья жертвы. Обычно лучший способ помочь пострадавшему — это сильно ударить кулаком / ударом / встряхнуть изолятором или бросить изолятор в кулак.Современные электрические ограждения, используемые в вольерах для животных, теперь включаются и выключаются, чтобы люди, прикоснувшиеся к ним, могли освободиться, что делает их менее смертоносными, чем в прошлом.

Сильные токи могут повлиять на сердце. Его электрические паттерны могут быть нарушены, так что он будет биться нерегулярно и неэффективно в состоянии, называемом «фибрилляция желудочков». Это состояние часто сохраняется после шока и приводит к летальному исходу из-за нарушения кровообращения. Порог фибрилляции желудочков составляет от 100 до 300 мА.При токе около 300 мА и выше разряд может вызвать ожоги, в зависимости от концентрации тока — чем более концентрированный, тем выше вероятность ожога.

Очень большие токи заставляют сердце и диафрагму сокращаться на время разряда. И сердце, и дыхание останавливаются. Интересно, что оба часто возвращаются к нормальному состоянию после шока. Электрические паттерны в сердце полностью стираются, так что сердце может начать заново при нормальном биении, в отличие от постоянного нарушения, вызванного меньшими токами, которые могут вызвать фибрилляцию желудочков в сердце.Последнее похоже на каракули на доске, тогда как первое полностью стирает их. В телесериалах о поражении электрическим током, используемом для выведения жертвы сердечного приступа из состояния фибрилляции желудочков, также показаны большие лопасти. Они используются для распределения тока, проходящего через пострадавшего, чтобы снизить вероятность ожогов.

Ток является основным фактором, определяющим серьезность удара (при условии, что другие условия, такие как путь, продолжительность и частота, являются фиксированными, например, в таблице и в предыдущем обсуждении).Более высокое напряжение более опасно, но, поскольку I = V / R , серьезность удара зависит от комбинации напряжения и сопротивления. Например, у человека с сухой кожей сопротивление составляет около 200 кОм. Если он соприкасается с 120-В переменного тока, через него безвредно проходит ток I = (120 В) / (200 кОм) = 0,6 мА. Тот же человек, намоченный насквозь, может иметь сопротивление 10,0 кОм, и те же 120 В будут производить ток 12 мА — выше порога «не отпускать» и потенциально опасен.

Большая часть сопротивления тела находится в его сухой коже. Во влажном состоянии соли переходят в ионную форму, что значительно снижает сопротивление. Внутренняя часть тела имеет гораздо меньшее сопротивление, чем сухая кожа, из-за всех содержащихся в ней ионных растворов и жидкостей. Если обойти сопротивление кожи, например, с помощью внутривенной инфузии, катетера или открытого электрокардиостимулятора, человек становится чувствительным к микрошоку . В этом состоянии токи около 1/1000 от перечисленных в таблице 1 производят аналогичные эффекты.Во время операции на открытом сердце можно использовать ток до 20 мкА, чтобы успокоить сердце. Строгие требования к электробезопасности в больницах, особенно в хирургии и реанимации, связаны с вдвойне обездоленными пациентами, чувствительными к микрошоку. Разрыв кожи уменьшил его сопротивление, поэтому одно и то же напряжение вызывает больший ток, а гораздо меньший ток имеет больший эффект.

Рис. 4. График средних значений порога ощущения и тока «не могу отпустить» в зависимости от частоты.Чем ниже значение, тем более чувствительно тело к этой частоте.

Другими факторами, кроме силы тока, которые влияют на серьезность разряда, являются его путь, продолжительность и частота переменного тока. Путь имеет очевидные последствия. Например, сердце не поражается электрическим током через мозг, который может использоваться для лечения маниакальной депрессии. И это общая правда, что чем больше продолжительность шока, тем сильнее его последствия. На рисунке 4 представлен график, иллюстрирующий влияние частоты на удар.Кривые показывают минимальный ток для двух различных эффектов как функцию частоты. Чем ниже необходимый ток, тем чувствительнее тело к этой частоте. По иронии судьбы, организм наиболее чувствителен к частотам, близким к обычным частотам 50 или 60 Гц. Тело немного менее чувствительно к постоянному току ( f = 0), что мягко подтверждает утверждения Эдисона о том, что переменный ток представляет большую опасность. На все более высоких частотах организм становится все менее чувствительным к любым воздействиям, затрагивающим нервы.Это связано с максимальной скоростью, с которой нервы могут активироваться или стимулироваться. Электрический ток на очень высоких частотах распространяется только по поверхности человека. Таким образом, бородавку можно сжечь током очень высокой частоты, не вызывая остановки сердца. (Не пытайтесь делать это дома с переменным током 60 Гц!) Некоторые из зрелищных демонстраций электричества, в которых дуги высокого напряжения проходят через воздух и тела людей, используют высокие частоты и малые токи. (См. Рис. 5.) Устройства и методы электробезопасности подробно описаны в разделе «Электробезопасность: системы и устройства».

Рис. 5 Опасна ли эта электрическая дуга? Ответ зависит от частоты переменного тока и мощности. (Источник: Химич Алекс, Wikimedia Commons)

Сводка раздела

  • Существует два типа опасности поражения электрическим током: термическая (чрезмерная мощность) и поражение электрическим током (ток через человека).
  • Сила удара определяется током, длиной пути, продолжительностью и частотой переменного тока.
  • В таблице 1 перечислены опасности поражения электрическим током в зависимости от силы тока.
  • На рис. 5 показан график зависимости порогового тока для двух опасностей от частоты.

Концептуальные вопросы

  1. С помощью омметра студент измеряет сопротивление между различными точками своего тела. Он обнаружил, что сопротивление между двумя точками на одном пальце примерно такое же, как сопротивление между двумя точками на противоположных руках — обе составляют несколько сотен тысяч Ом. Кроме того, сопротивление уменьшается, когда большее количество кожи контактирует с щупами омметра. Наконец, наблюдается резкое падение сопротивления (до нескольких тысяч Ом), когда кожа влажная.Объясните эти наблюдения и их значение для кожи и внутреннего сопротивления человеческого тела.
  2. Каковы две основные опасности электричества?
  3. Почему короткое замыкание не представляет опасности поражения электрическим током?
  4. От чего зависит тяжесть шока? Можете ли вы сказать, что определенное напряжение опасно, без дополнительной информации?
  5. Электрифицированная игла используется для выжигания бородавок, при этом цепь замыкается путем усаживания пациента на большую пластину приклада.Почему эта тарелка большая?
  6. Некоторые операции выполняются при прохождении электричества высокого напряжения от металлического скальпеля через разрезаемую ткань. Учитывая природу электрических полей на поверхности проводников, почему вы ожидаете, что большая часть тока будет течь от острого края скальпеля? Как вы думаете, используется переменный ток высокой или низкой частоты?
  7. На некоторых устройствах, которые часто используются в ванных комнатах, например, в фенах, есть сообщения о безопасности, в которых говорится: «Не используйте, когда ванна или раковина наполнены водой.«Почему это так?
  8. Мы часто советуем не щелкать электрическими выключателями мокрыми руками, сначала вытереть руки. Также рекомендуется никогда не поливать электрический огонь водой. Почему это так?
  9. Перед тем, как приступить к работе на линии электропередачи, линейные монтеры будут касаться линии тыльной стороной руки в качестве окончательной проверки нулевого напряжения. Почему тыльная сторона руки?
  10. Почему сопротивление влажной кожи намного меньше, чем сопротивление сухой, и почему кровь и другие жидкости организма имеют низкое сопротивление?
  11. Может ли человек, получающий внутривенное вливание (в / в) быть чувствительным к микрошоку?
  12. Принимая во внимание небольшие токи, которые вызывают опасность поражения электрическим током, и большие токи, которые прерывают автоматические выключатели и предохранители, как они играют роль в предотвращении опасности поражения электрическим током?

Задачи и упражнения

1.(a) Сколько мощности рассеивается при коротком замыкании 240 В переменного тока через сопротивление 0,250 Ом? б) Какой ток течет?

2. Какое напряжение возникает при коротком замыкании 1,44 кВт через сопротивление 0,100 Ом?

3. Найдите ток, протекающий через человека, и определите вероятное воздействие на него, если он коснется источника переменного тока напряжением 120 В: (а) если он стоит на резиновом коврике и предлагает полное сопротивление 300 кОм; (б) если она стоит босиком на мокрой траве и имеет сопротивление всего 4000 кОм.

4. Принимая ванну, человек касается металлического корпуса радиоприемника. Путь через человека к водосточной трубе и земле имеет сопротивление 4000 Ом. Какое наименьшее напряжение на корпусе радио может вызвать фибрилляцию желудочков?

5. Глупо пытаясь выудить горящий кусок хлеба из тостера металлическим ножом для масла, человек контактирует с напряжением 120 В переменного тока. Он даже не чувствует этого, потому что, к счастью, на нем туфли на резиновой подошве. Какое минимальное сопротивление пути, по которому ток проходит через человека?

6.(а) Во время операции ток величиной всего 20,0 мкА, приложенный непосредственно к сердцу, может вызвать фибрилляцию желудочков. Если сопротивление обнаженного сердца составляет 300 Ом, какое наименьшее напряжение представляет эту опасность? (b) Означает ли ваш ответ, что необходимы особые меры предосторожности в отношении электробезопасности?

7. (a) Каково сопротивление короткого замыкания 220 В переменного тока, которое генерирует пиковую мощность 96,8 кВт? (b) Какой была бы средняя мощность, если бы напряжение составляло 120 В переменного тока?

8.Дефибриллятор сердца пропускает 10,0 А через туловище пациента в течение 5,00 мс в попытке восстановить нормальное сердцебиение. а) Сколько заряда прошло? (б) Какое напряжение было приложено, если было рассеяно 500 Дж энергии? (c) Какое сопротивление было на пути? (d) Найдите повышение температуры в 8,00 кг пораженной ткани.

9. Integrated Concepts Короткое замыкание в шнуре электроприбора на 120 В имеет сопротивление 0,500 Ом. Рассчитайте превышение температуры 2,00 г окружающих материалов, принимая их удельную теплоемкость равной 0.200 кал / г ºC и что автоматическому выключателю требуется 0,0500 с для отключения тока. Это может быть опасно?

10. Температура увеличивается на 860ºC. Очень вероятно, что это повредит.

11. Создайте свою проблему Представьте себе человека, работающего в среде, где электрические токи могут проходить через ее тело. Постройте задачу, в которой вы рассчитываете сопротивление изоляции, необходимое для защиты человека от повреждений. Среди вещей, которые следует учитывать, — напряжение, которому может подвергнуться человек, вероятное сопротивление тела (сухой, влажный,…) и допустимые токи (безопасные, но ощутимые, безопасные и неощутимые,…).

Глоссарий

термическая опасность:
опасность, при которой электрический ток вызывает нежелательные тепловые эффекты
опасность поражения электрическим током:
при прохождении электрического тока через человека
короткое замыкание:
, также известный как «короткий» путь с низким сопротивлением между выводами источника напряжения
чувствительность к микрошоку:
состояние, при котором сопротивление кожи человека обходится, возможно, с помощью медицинской процедуры, что делает человека уязвимым для поражения электрическим током при токах около 1/1000 от обычно необходимого уровня

Избранные решения проблем и упражнения

1.(а) 230 кВт (б) 960 А

3. (а) 0,400 мА, нет эффекта (б) 26,7 мА, мышечное сокращение на время шока (не могу отпустить)

5. 1,20 × 10 5 Ом

7. (а) 1,00 Ом (б) 14,4 кВт


Технические статьи — Дуговая вспышка и обучение работе с электричеством

Разбирая числа
Данные по короткому замыканию коммунальной компании для исследований вспышки дуги

Журнал «Электротехнический подрядчик» — ноябрь 2012 г.
Джим Филлипс, П.E.

Одним из первых шагов в выполнении исследования по расчету опасности вспышки дуги является запрос данных о коротком замыкании у электроэнергетической компании. Эта информация важна, поскольку она определяет величину тока, который может протекать от электросети, и используется в качестве отправной точки для расчетов вспышки дуги.

Помимо запроса этих данных для нормальных рабочих условий, их также следует запрашивать на основе условий минимального тока короткого замыкания, если таковые имеются.Минимальным условием может быть отключение сетевого трансформатора или линии электропередачи или аналогичный сценарий. Затем минимальное значение можно использовать, чтобы определить, может ли более низкий ток привести к более медленной работе защитного устройства, что может увеличить общую падающую энергию во время вспышки дуги.

Слишком много цифр — что теперь?
К сожалению, единого стандартизированного формата данных короткого замыкания не существует. Вместо этого, в зависимости от конкретной утилиты, данные могут быть предоставлены в одном из нескольких различных форматов, например в следующем:

• Амперы короткого замыкания (A)
• Мегавольт-амперы короткого замыкания (МВА)
• Модульные и симметричные компоненты

Конечно, при использовании нескольких форматов может возникнуть (и часто возникает) путаница.Я буду сравнивать различные форматы, используя трехфазный ток короткого замыкания 6000 А на уровне 23 киловольт (кВ). Поскольку расчеты вспышки дуги основаны на трехфазной модели, используются только расчеты трехфазного короткого замыкания. Некоторые значения слегка округлены.

Формат ампер короткого замыкания
Это самый простой формат, поскольку он определяет ток короткого замыкания в амперах в указанном месте. В качестве примера утилита предоставила следующую информацию:

Ампер короткого замыкания, трехфазный = 6000 A
Напряжение = 23 кВ между фазами

Поскольку данные уже выражены в амперах, никаких дополнительных расчетов не требуется.

Формат MVA короткого замыкания
Энергетические компании часто предоставляют данные о коротком замыкании в виде MVA короткого замыкания. Этот формат объединяет ток короткого замыкания с напряжением и квадратным корнем из 3 (для трехфазного представления), чтобы предоставить данные с точки зрения мощности короткого замыкания. Ниже приведен пример формата MVA.

Трехфазное короткое замыкание MVA = 240 МВА
Напряжение = 23 кВ между фазами

Чтобы преобразовать MVA трехфазного короткого замыкания в ток короткого замыкания в амперах, используйте следующие уравнения:

Ампер короткого замыкания = [МВА x 1000] / [кВ между линиями x корень квадратный из 3]

, где 1000 — это преобразование из МВА в кВА

Ампер короткого замыкания = [240 МВА x 1000] / [23 кВ между фазами x 1.732]
Ампер короткого замыкания = 6,000 A

ПОДРОБНЕЕ

Определение безопасных расстояний от поражения электрическим током

Как близко я могу добраться до своего снаряжения?

Первое и самое важное, что нужно учитывать при работе с электрическими системами, — это определить, существует ли опасность. Опасность определяется в NFPA 70E как «источник возможной травмы или повреждения здоровья». Есть две основные опасности, связанные с электрическими системами; Вспышка дуги и поражение электрическим током.

Поражение электрическим током

Опасность поражения электрическим током — это «источник возможной травмы или повреждения здоровья, связанный с током, протекающим через тело, вызванным контактом или приближением к находящимся под напряжением электрическим проводникам или цепям».

Есть пара соображений, которые нужно сделать:

  1. Есть ли открытые части под напряжением?
  2. Оборудование в хорошем состоянии?
  3. Проходило ли оборудование регулярные испытания и постоянное техническое обслуживание?

Если оборудование не имеет открытых частей, находящихся под напряжением, оно находится в хорошем состоянии и прошло текущие испытания и техническое обслуживание, то к нему, скорее всего, будет безопасно подходить квалифицированный специалист.Кто такой квалифицированный человек? Квалифицированный специалист определяется NFPA 70E как человек, «обученный и знающий, как строить и эксплуатировать оборудование или определенный метод работы», и «обученный выявлять и предотвращать электрические опасности, которые могут присутствовать в отношении этого оборудования или метода работы. . Только работодатель может определить, соответствует ли кто-либо требованиям.

50 В или меньше

Для систем с напряжением менее 50 В NFPA 70E НЕ распознает опасности поражения электрическим током.

50–750 В

Для систем с напряжением 50–750 В существует две основные границы поражения электрическим током, когда квалифицированный персонал работает на оборудовании, находящемся под напряжением, или рядом с ним.

  1. Граница ограниченного подхода — Граница ограниченного подхода (LAB) определяется как «расстояние от открытого электрического проводника или части схемы, в пределах которой существует опасность поражения электрическим током». Лучшая практика, если любой неквалифицированный человек находится на расстоянии 42 дюймов (3 ‘6 дюймов) или более от опасности. Квалифицированный специалист должен использовать защитные экраны и барьеры для защиты сотрудников, работающих в ЛАБОРАТОРИИ. Следует использовать заграждения, чтобы помочь неквалифицированным лицам распознать опасность и не дать им войти в ЛАБОРАТОРИЮ без сопровождения квалифицированного лица.
  2. Граница ограниченного подхода — Граница ограниченного подхода (RAB) определяется как «расстояние от открытого электрического проводника или части схемы под напряжением, в пределах которого существует повышенная вероятность поражения электрическим током из-за дугового замыкания в сочетании с непреднамеренным движением» . Лучше всего держаться на расстоянии 12 дюймов или более от опасности. В эту зону должны входить только квалифицированные лица, и квалифицированный человек должен быть одет в средства индивидуальной защиты (СИЗ).Любая работа, выполненная в пределах 12 дюймов, считается работой под напряжением и требует разрешения на выполнение электромонтажных работ.

750 В — <50 кВ

LAB и RAB различаются в зависимости от присутствующего напряжения. Лучшая практика — держать любого неквалифицированного человека на расстоянии 10 футов или более от опасности. См. Таблицу ниже, чтобы определить эти расстояния для указанных выше напряжений и выше:

Вспышка дуги

Опасность дугового разряда — это «источник возможной травмы или повреждения здоровья, связанный с выделением энергии, вызванным электрической дугой».

Изучение вспышки дуги и исследование координации будут лучшими источниками для надлежащей идентификации вспышки дуги. Наем компании для проведения этих исследований — лучшая практика. Эти исследования помогут оценить падающую энергию, присутствующую в конкретном электрическом оборудовании. Оттуда будет определена соответствующая граница дугового разряда и соответствующие СИЗ, необходимые, когда квалифицированный персонал работает в пределах этой границы.

Согласно NFPA 70E, этикетка должна содержать следующую информацию:

  1. Номинальное напряжение системы
  2. Граница дугового разряда
  3. Как минимум один из следующих элементов
    • Энергия и рабочее расстояние ИЛИ требуются СИЗ Категория
    • Минимальный рейтинг дуги одежды
    • Уровень СИЗ для конкретного объекта

Примеры:

Другие методы определения границы дугового разряда:

  1. Использование NFPA 70E Таблица 130.7 (В) (15) (а) / (б)

Знание устраняет риск

Знание того, когда это безопасно и каковы подходящие границы, может помочь снизить риск, связанный с опасностями поражения электрическим током. Устранение риска поможет предотвратить травмы или телесные повреждения, вызванные поражением электрическим током или вспышкой дуги. Убедитесь, что ваша компания завершила соответствующие исследования и пометила все электрическое оборудование правильными этикетками с предупреждением об опасности.

Нужна помощь?

Если вам нужна помощь в проведении исследований или анализе результатов, свяжитесь с нашей командой сегодня, заполнив форму ниже.

Проведение электрического тока к телу человека и через него: обзор

Эпластика. 2009; 9: e44.

Опубликовано в Интернете 12 октября 2009 г.

, PhD, MD, FACEP a и, MS, PhD, DSc b

Raymond M. Fish

a Исследовательская лаборатория биоакустики и Департамент хирургии Университета Иллинойс, Урбана-Шампейн,

Лесли А. Геддес

b Школа биомедицинской инженерии Велдона, Университет Пердью, Вирджиния Лафайет, штат Индиана

a Исследовательская лаборатория биоакустики и отделение хирургии, Иллинойсский университет в Урбане-Шампани

b Школа биомедицинской инженерии Велдона, Университет Пердью, W Lafayette, Ind

Это статья в открытом доступе, в которой авторы сохраняют авторские права на работу.Статья распространяется по лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии правильного цитирования оригинальной работы.

Эта статья цитируется в других статьях в PMC.

Abstract

Цель: Цель данной статьи — объяснить, каким образом электрический ток проходит через тело человека и как это влияет на характер травм. Методы: Эта междисциплинарная тема объясняется путем первого обзора электрических и патофизиологических принципов.Есть дискуссии о том, как электрический ток проходит через тело через воздух, воду, землю и искусственные проводящие материалы. Также обсуждаются сопротивление кожи (импеданс), внутреннее сопротивление тела, путь тока через тело, феномен расслабления, разрушение кожи, электрическая стимуляция скелетных мышц и нервов, сердечная аритмия и остановка, а также утопление при поражении электрическим током. После обзора основных принципов обсуждается ряд клинически значимых примеров механизмов аварий и их медицинских последствий.Темы, связанные с высоковольтными ожогами, включают замыкания на землю, градиент потенциала земли, ступенчатый и контактный потенциалы, дуги и молнии. Результатов: Практикующий врач будет лучше понимать электрические механизмы травм и их ожидаемые клинические эффекты. Выводы: Существует множество типов электрических контактов, каждый из которых имеет важные характеристики. Понимание того, как электрический ток достигает и проходит через тело, может помочь врачу понять, как и почему происходят конкретные несчастные случаи и какие медицинские и хирургические проблемы могут возникнуть.

В этой статье объясняется, каким образом электрический ток проходит через тело человека и как это влияет на характер травм. Эта междисциплинарная тема объясняется в части A путем сначала обзора электрических и патофизиологических принципов, а затем в части B путем рассмотрения конкретных типов несчастных случаев. Есть дискуссии о том, как электрический ток проходит через тело через воздух, воду, землю и искусственные проводящие материалы. Обсуждаются сопротивление кожи (импеданс), внутреннее сопротивление тела, путь тока через тело, феномен расслабления, разрушение кожи, электрическая стимуляция скелетных мышц и нервов, сердечная аритмия и остановка, а также утопление при поражении электрическим током.После обзора основных принципов в части B обсуждается ряд клинически значимых примеров механизмов аварий и их медицинских последствий. К темам, связанным с высоковольтными ожогами, относятся замыкания на землю, градиент потенциала земли, ступенчатые потенциалы и потенциалы прикосновения, дуги и молнии. . Понимание того, как электрический ток достигает и проходит через тело, может помочь понять, как и почему происходят определенные несчастные случаи и какие медицинские и хирургические проблемы могут возникнуть.

ЧАСТЬ A: ОСНОВЫ ЭЛЕКТРИЧЕСТВА И КАК ЭТО ВЗАИМОДЕЙСТВУЕТ С ТЕЛОМ ЧЕЛОВЕКА

Удар электрическим током определяется как внезапная резкая реакция на электрический ток, протекающий через любую часть тела человека. Удар электрическим током — смерть от поражения электрическим током. Первичное поражение электрическим током — повреждение тканей, вызванное прямым воздействием электрического тока или напряжения. Вторичные травмы, такие как падения, являются обычным явлением. Если не указано иное, эта статья относится к токам и напряжениям 60 (или 50) Гц переменного тока (среднеквадратичное значение). Кроме того, под сопротивлением мы на самом деле подразумеваем величину импеданса. Высокое напряжение относится к среднеквадратичному значению переменного тока 600 В или более.

Очень небольшое количество электрического тока приводит к серьезным физиологическим эффектам.

Ток означает количество электричества (электронов или ионов), протекающего в секунду.Ток измеряется в амперах или миллиамперах (1 мА = 1/1000 ампера). Количество электрического тока, протекающего через тело, определяет различные эффекты поражения электрическим током. Как указано в таблице, различные величины тока вызывают определенные эффекты. Большинство эффектов, связанных с током, возникает в результате нагревания тканей и стимуляции мышц и нервов. Стимуляция нервов и мышц может привести к проблемам, начиная от падения из-за отдачи от боли до остановки дыхания или сердца. Чтобы вызвать физиологические эффекты, требуется относительно небольшой ток.Как показано в таблице, для отключения автоматического выключателя на 20 А требуется в тысячу раз больше тока, чем для остановки дыхания.

Таблица 1

Расчетное влияние переменного тока 60 Гц *

1 мА Едва заметное
16 мА Максимальный ток, который средний человек может схватить и «отпустить»
20 мА Паралич дыхательных мышц
100 мА Порог фибрилляции желудочков
2 A Остановка сердца и повреждение внутренних органов
15/20 A размыкатель цепи †

Сопротивление кожи защищает тело от электричества

Тело имеет сопротивление току.Более 99% сопротивления тела прохождению электрического тока приходится на кожу. Сопротивление измеряется в Ом. Мозолистая, сухая рука может иметь сопротивление более 100000 Ом из-за толстого внешнего слоя мертвых клеток в роговом слое. Внутреннее сопротивление тела составляет около 300 Ом по отношению к влажным, относительно соленым тканям под кожей. Сопротивление кожи можно эффективно обойти, если есть повреждение кожи от высокого напряжения, порез, глубокое истирание или погружение в воду (таблица). Кожа действует как электрическое устройство, такое как конденсатор, в том смысле, что пропускает больший ток, если напряжение быстро меняется.Быстро меняющееся напряжение будет приложено к ладони и пальцам руки, если он держит металлический инструмент, который внезапно касается источника напряжения. Этот тип контакта даст намного большую амплитуду тока в теле, чем это могло бы произойти в противном случае. 2

Таблица 2

Способы значительного снижения защитного сопротивления кожи

Существенные физические повреждения кожи: порезы, ссадины, ожоги
Разрыв кожи при 500 В или более
Быстрое приложение напряжения к участку кожи
Погружение в воду

Напряжение

Напряжение можно рассматривать как силу, проталкивающую электрический ток через тело .В зависимости от сопротивления будет течь определенный ток при любом заданном напряжении. Это ток определяет физиологические эффекты . Тем не менее, напряжение действительно влияет на результат поражения электрическим током несколькими способами, как описано ниже.

Разрыв кожи

При напряжении 500 В или более высокое сопротивление внешнего слоя кожи выходит из строя. 3 Это значительно снижает сопротивление тела току. В результате увеличивается сила тока, протекающего при любом заданном напряжении.Области разрыва кожи иногда представляют собой раны размером с булавочную головку, которые можно легко не заметить. Они часто являются признаком того, что в тело может проникнуть большой ток. Можно ожидать, что этот ток приведет к повреждению глубоких тканей мышц, нервов и других структур. Это одна из причин, по которой при высоковольтных повреждениях часто возникают серьезные повреждения глубоких тканей, а не ожоги кожи.

Электропорация

Электропорация (повреждение клеточной мембраны) происходит из-за приложения большого напряжения к длине ткани.Это могло произойти при 20 000 В из рук в руки. Электропорация также может происходить при напряжении 120 В, когда конец шнура питания находится во рту ребенка. В этой ситуации напряжение невелико, но вольт на дюйм ткани такое же, как и в случае, когда высокое напряжение прикладывается от руки к руке или с головы до ног. В результате электропорации даже кратковременный контакт может привести к серьезным травмам мышц и других тканей. Электропорация — еще одна причина возникновения глубоких повреждений тканей.

Нагрев

При прочих равных, тепловая энергия, передаваемая тканям, пропорциональна квадрату напряжения (увеличение напряжения в 10 раз увеличивает тепловую энергию в 100 раз).

Переменный и постоянный ток

Мембраны возбудимых тканей (например, нервных и мышечных клеток) будут передавать ток в клетки наиболее эффективно при изменении приложенного напряжения. Кожа в чем-то похожа тем, что пропускает больше тока при изменении напряжения. Следовательно, при переменном токе происходит непрерывное изменение напряжения с 60 циклами изменения напряжения в секунду. При использовании переменного тока, если уровень тока достаточно высок, будет ощущение поражения электрическим током, пока сохраняется контакт.Если есть достаточный ток, клетки скелетных мышц будут стимулироваться настолько быстро, насколько они могут ответить. Эта скорость меньше 60 раз в секунду. Это вызовет тетаническое сокращение мышц, что приведет к потере произвольного контроля над мышечными движениями. Клетки сердечной мышцы будут получать 60 стимуляций в секунду. Если амплитуда тока достаточная, произойдет фибрилляция желудочков. Сердце наиболее чувствительно к такой стимуляции в «уязвимый период» сердечного цикла, который происходит во время большей части зубца T.

Напротив, при постоянном токе ощущение шока возникает только тогда, когда цепь замкнута или разорвана, если только напряжение не относительно высокое. 4 Даже если амплитуда тока велика, это может не произойти в уязвимый период сердечного цикла. При переменном токе длительность разряда более 1 сердечного цикла определенно даст стимуляцию в уязвимый период.

Как связаны ток, напряжение и сопротивление

Закон Ома выглядит следующим образом:

На рисунке показаны источник напряжения и резистор.Например, сопротивление 1000 Ом, подключенное к источнику электроэнергии на 120 В, будет иметь

. Напряжение вызывает протекание тока ( I ) через данное сопротивление. Несколько круговой путь тока называется цепью.

Путь (пути) тока

Электроэнергия течет из (как минимум) одной точки в другую. Часто это происходит от одной клеммы к другой клемме источника напряжения. Соединение между выводами источника напряжения часто называют «нагрузкой».«Нагрузкой может быть что угодно, проводящее электричество, например лампочка, резистор или человек. Это показано на рисунке.

Чтобы проиллюстрировать некоторые важные моменты, эту схемную модель можно применить к автомобилю. Например, отрицательная клемма автомобильного аккумулятора подключена («заземлена») к металлическому шасси автомобиля. Положительный вывод подключается к красному кабелю, состоящему из отдельных проводов, идущих к стартеру, фарам, кондиционеру и другим устройствам. Электрический ток течет по множеству параллельных путей: радио, стартер, свет и многие другие пути тока.Ток в каждом пути зависит от сопротивления каждого устройства. Отсоединение положительного или отрицательного полюса батареи остановит прохождение тока, хотя другое соединение не повреждено.

Применение модели к человеческому телу

На примере автомобиля легче понять, как протекает ток в человеческом теле. Человек, получивший удар электрическим током, будет иметь (как минимум) 2 точки контакта с источником напряжения, одна из которых может быть заземлением. Если либо соединение отключено, ток не будет течь.Аналогия также объясняет, как ток может проходить по множеству параллельных путей, например, через нервы, мышцы и кости предплечья. Сила тока в каждом автомобильном приборе или типе ткани зависит от сопротивления каждого компонента.

Рисунок развивает модель еще дальше. Он показывает аккумулятор и фары на велосипеде. Ржавые контакты на положительной и отрицательной клеммах аккумуляторной батареи. Общее сопротивление, через которое напряжение должно протекать током, равно сопротивлению двух ржавых контактов в дополнение к сопротивлению фар. Чем больше сопротивление, тем меньше ток . Ржавое соединение аналогично сопротивлению кожи, а фара аналогична внутреннему сопротивлению кузова. Общее сопротивление тела равно внутреннему сопротивлению тела плюс 2 сопротивления кожи .

Ржавые контакты добавляют сопротивление току. Фары аналогичны внутреннему сопротивлению кузова, а ржавые соединения аналогичны сопротивлению кожи. Общее сопротивление тела равно внутреннему сопротивлению тела плюс 2 сопротивления кожи.

На рисунке показан человек, подключенный к источнику напряжения. Есть соединения с левой рукой и левой ногой. «Общее сопротивление тела» человека складывается из очень низкого (приблизительно 300 Ом) внутреннего сопротивления тела плюс 2 сопротивления при контакте с кожей. Сопротивление контакта с кожей обычно составляет от 1000 до 100000 Ом, в зависимости от площади контакта, влажности, состояния кожи и других факторов. Таким образом, кожа обеспечивает большую часть защиты тела от электрического тока.

Схема человека, подключенного к источнику напряжения.

Высоковольтный контакт

Высоковольтные (≥600 В) контакты иногда кажутся парадоксальными. Птица удобно сидит на высоковольтной линии электропередачи. Но человек в рабочих ботинках, стоящий рядом с грузовиком, погибает при прикосновении к стороне грузовика, потому что приподнятое навесное оборудование грузовика касалось линии электропередачи. Высокое напряжение разрушает электрические изоляторы, включая краску, кожу и большую часть обуви и перчаток. Специальная обувь, перчатки и инструменты считаются защитными при определенных уровнях напряжения.Эти элементы необходимо периодически проверять на наличие (иногда точного размера) разрывов изоляции. Изоляция может оказаться неэффективной, если на поверхности предмета есть влага или загрязнения.

Как отмечалось выше, для протекания тока требуются 2 или более контактных точек, находящихся под разным напряжением. Многие электрические системы подключены («заземлены») к земле. Опорные конструкции часто бывают металлическими, а также физически находятся в земле.

Рабочий был электрически подключен к линии электропередачи через металлические части своего грузовика.Высокое напряжение (7200 В) было достаточно высоким, чтобы пройти через краску на грузовике и его обуви. Птица не находилась достаточно близко к земле или чему-либо еще, чтобы замкнуть цепь на землю. Есть птицы с большим размахом крыльев, которые действительно получают удар током, когда перекрывают разрыв между проводами и конструкциями, находящимися под разным напряжением.

ЧАСТЬ B: ВИДЫ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО КОНТАКТА

Шаговый и контактный потенциалы

Земля (земля) под нашими ногами обычно находится под напряжением 0 В.Линии электропередач и радиоантенны заземляют путем соединения их с металлическими стержнями, вбитыми в землю. Если человек идет босиком по земле с расставленными ногами, между двумя ступнями должно быть напряжение 0 В. Это нормальное состояние нарушается, если проводник высоковольтной линии электропередачи достигает земли или если молния ударяет по земле.

Напряжение от воздушных линий электропередачи может достигать земли несколькими способами. Линия может порваться или отсоединиться от своих изолированных опор и вступить в контакт с самой землей или с конструкциями, которые сами связаны с землей.Опорные провода (растяжки) могут отсоединяться от своих соединений у земли и становиться под напряжением, когда они соприкасаются с линией электропередачи. В этом случае растяжка под напряжением находится под высоким напряжением. Если растяжка контактирует с землей, напряжение на земле в точке контакта и вокруг нее больше не равно 0 В.

Когда провод под напряжением контактирует с землей напрямую или через проводник, это называется замыканием на землю. Уменьшение напряжения на расстоянии от точки контакта с землей объекта, находящегося под напряжением, называется градиентом потенциала земли .Падения напряжения, связанные с этим рассеянием напряжения, называются потенциалами земли.

На рисунке показана типичная кривая распределения градиента напряжения. Этот график показывает, что напряжение уменьшается с увеличением расстояния от заземляющего объекта. Слева от заземленного объекта, находящегося под напряжением, есть разница напряжений между двумя ногами человека, называемая ступенчатым потенциалом. Справа есть разница напряжений между рукой человека и двумя ногами, называемая потенциалом прикосновения.Также существует ступенчатый потенциал между двумя ногами человека справа. (Рисунок и этот раздел являются модификациями части правил OSHA [Standards-29 CFR].)

Ступенчатые и сенсорные потенциалы. Фактические цифры могут варьироваться в зависимости от типа почвы и влажности, а также других факторов.

Мгновенное горение, нагрев электрическим током или и то и другое.

Дуги высокого напряжения связаны с прохождением электричества через воздух. В некоторых случаях дуга не касается человека. В этой ситуации от тепла дуги могут возникнуть серьезные ожоги (мгновенный ожог).Также возможны ожоги от горящей одежды и других веществ. Ожоги также могут быть вызваны прикосновением к предметам, которые термически горячие, но не находятся под напряжением.

Дуги высокой энергии могут вызывать взрывные ударные волны. 5 Сила тупой травмы может привести к уколу человека, разрыву барабанных перепонок и ушибу внутренних органов.

Если дуга или провод под напряжением контактирует с человеком и через него проходит электричество, может возникнуть травма из-за электрического тока, протекающего через тело, в дополнение к механизмам повреждения, упомянутым выше.

Клинически важно определить, повлекло ли высоковольтное повреждение электрический ток, протекающий через тело. Ток, протекающий через тело из-за высокого напряжения, может привести к возникновению условий, за которыми необходимо следить с течением времени. Эти состояния включают миоглобинурию, коагулопатию и компартмент-синдромы. Несколько клинических и связанных с электрическим контактом проблем могут помочь определить, протекал ли ток через тело. Во-первых, для протекания электрического тока через тело требуется как минимум 2 точки контакта.При высоком напряжении это обычно ожоги на всю толщину. Они могут быть размером с булавочную головку, а иногда их может быть несколько из-за искрения. Если проводник, например кусок проволоки, контактировал с кожей, это может привести к ожогу из-за формы контактируемого объекта.

Напротив, вспышка при отсутствии тока через тело имеет тенденцию быть диффузным и относительно однородным. Мгновенные ожоги на , иногда на меньше, чем полная толщина, тогда как ожоги от высоковольтных контактов будут на всю толщину.

Так называемые входные и выходные раны

Часто бывает всего 2 контактных ожога, которые обычно называют входными и выходными ранами.Эти термины относятся к тому факту, что электрический ток исходит от источника напряжения, входит в тело в одной точке, протекает через тело в другую точку контакта, где он выходит из тела и возвращается к источнику напряжения (или земле). Эта терминология несколько сбивает с толку, если учесть, что переменный ток меняет направление много раз в секунду. Терминология также может вводить в заблуждение, потому что она напоминает пулевые ранения, которые иногда имеют небольшие входные и более крупные выходные ранения. При поражении электрическим током размер раны будет зависеть от таких факторов, как размер и форма проводника, геометрия пораженной части тела и влажность.Аналогия с огнестрельными ранениями также вводит в заблуждение, поскольку не всегда имеется выходное ранение от пули, потому что пуля остается застрявшей в человеке. Таким образом, 2 отдельных ожога третьей степени предполагают протекание тока через тело. Диффузный ожог неполной толщины не предполагает протекания тока через тело.

Помимо особенностей, связанных с контактом, существуют клинические признаки, которые могут помочь определить, был ли ток через глубокие ткани. Например, можно ожидать, что высоковольтный контакт с рукой, связанный с током, протекающим в руку, будет вызывать твердость и нежность предплечья.При пассивных и активных движениях пальцев может возникнуть боль, а в руке может возникнуть сенсорная недостаточность.

Молния

Молния обычно сверкает над поверхностью тела, что приводит к удивительно небольшим повреждениям у некоторых людей. Влажная кожа и очень короткие электрические импульсы побуждают электрический ток проходить по поверхности тела. Тем не менее, молния иногда травмирует людей из-за протекания тока в теле, тупой механической силы, эффекта взрыва, который может разорвать барабанные перепонки и ушибить внутренние органы, а также интенсивный свет, который может привести к катаракте.

Контакт с проводниками

Низкое напряжение (

<600 В)

Влияние ударов низкого напряжения указано в таблице. Приведенные текущие уровни зависят от конкретного пути тока, продолжительности контакта, веса, роста и телосложения человека (особенно мускулатуры и костных структур) и других факторов. Эффекты, которые возникают в каждом конкретном случае, сильно зависят от нескольких факторов, связанных с тем, как осуществляется контакт с источником электричества. Эти факторы включают в себя путь тока, влажность, отсутствие возможности отпустить и размер областей контакта.

Путь тока

Если путь тока проходит через грудную клетку, непрерывные тетанические сокращения мышц грудной стенки могут привести к остановке дыхания. Далзил, 6 , проводивший измерения на людях, сообщает, что токи, превышающие 18 мА, стимулируют мышцы груди, так что дыхание останавливается во время шока.

Другой эффект, возникающий при трансторакальном пути тока, — это фибрилляция желудочков. Трансторакальные пути течения включают руку в руку, руку в ногу и от передней части грудной клетки до задней части грудной клетки.Эксперименты на животных показали, что порог фибрилляции желудочков обратно пропорционален квадратному корню из продолжительности тока.

Явление отпускания для контакта низкого напряжения (

<600 В)

Фактором, который имеет большое значение для травм, полученных при ударах низкого напряжения, является неспособность отпустить. Сила тока в руке, которая заставляет руку непроизвольно сжимать руку, называется отпускающим током. 7 Если, например, пальцы человека обернуты вокруг большого кабеля или ручки пылесоса, находящейся под напряжением, большинство взрослых сможет отпустить их с током менее 6 мА.При 22 мА более 99% взрослых не смогут отпустить. Боль, связанная с отпусканием тока, настолько сильна, что молодые мотивированные добровольцы могли терпеть ее всего несколько секунд. 7 При прохождении тока в предплечье стимулируются мышцы сгибания и разгибания. Однако сгибательные мышцы сильнее, и человек не может добровольно расслабиться. Практически во всех случаях неспособности отпускать руки используется переменный ток. Переменный ток многократно стимулирует нервы и мышцы, что приводит к тетаническому (устойчивому) сокращению, которое длится до тех пор, пока продолжается контакт.Если это приводит к тому, что субъект усиливает хватку за проводник, результатом является продолжение электрического тока через человека и снижение контактного сопротивления. 8

При контакте с переменным током возникает ощущение поражения электрическим током. Напротив, с постоянным током возникает только ощущение шока, когда цепь замкнута или разорвана. Пока контакт поддерживается, ощущения шока не возникает. Ниже 300 мА постоянного тока (среднеквадратичное значение) явление отпускания отсутствует, потому что рука не зажата непроизвольно.Когда ток проходит через руку, возникает ощущение тепла. Замыкание или разрыв цепи приводит к болезненным неприятным ударам. При токе более 300 мА отпускание может быть невозможно. 4 Порог фибрилляции желудочков для разряда постоянного тока длительностью более 2 секунд составляет 150 мА по сравнению с 50 мА для разряда 60 Гц; для разрядов короче 0,2 секунды порог такой же, как и для разрядов 60 Гц, то есть примерно 500 мА. 4

Мощность обогрева также увеличивается, когда человек не может отпустить.Это связано с тем, что плотный захват увеличивает площадь кожи, эффективно контактирующую с проводниками. Кроме того, со временем между кожей и проводниками накапливается высокопроводящий пот. Оба эти фактора снижают контактное сопротивление, что увеличивает протекающий ток. Кроме того, нагревание сильнее, потому что продолжительность контакта часто составляет несколько минут по сравнению с долей секунды, необходимой для того, чтобы отказаться от болезненного раздражителя.

Неспособность отпустить приводит к увеличению тока в течение более длительного периода времени.Это увеличит повреждение из-за нагрева мышц и нервов. Также будет усиление боли и частота остановки дыхания и сердца. Также может быть вывих плеча с травмой связок и сухожилий, а также переломы костей в области плеч.

Явление отпускания при высоком (> 600 В) контакте

Несколько разных результатов могут произойти, когда человек схватится за провод, подающий из рук в руки напряжение 10 кВ переменного тока. Такой контакт занимает более 0,5 секунды, прежде чем большая часть клеток дистального отдела предплечья подвергнется тепловому повреждению.Однако в течение 10–100 миллисекунд мышцы на пути тока сильно сократятся. Человека можно стимулировать, чтобы он сильнее сжимал провод, создавая более сильный механический контакт. Или человека может оттолкнуть от контакта. Какое из этих событий произойдет, зависит от положения руки относительно проводника. Большинство очевидцев сообщают, что жертвы отталкиваются от проводника, возможно, из-за общих мышечных сокращений. В таких случаях время контакта оценивается примерно в 100 миллисекунд или меньше. 9 (стр. 57)

Контакт с погружением: утопление электрическим током

Клинические проблемы

Утопление или близкое к утоплению может быть результатом попадания электричества в воду. Состояния, требующие лечения почти утопления, вызванного электричеством, в основном такие же, как и условия, связанные с неэлектрическим утоплением. Эти состояния включают повышение миоглобина, которое может привести к почечной недостаточности (обнаруживаемой по повышению креатинкиназы [КФК] и исследованию мочи), респираторному дистресс-синдрому у взрослых, гипотермии, гипоксии, электролитным нарушениям и аритмиям, которые включают желудочковую тахикардию и фибрилляцию желудочков.Считается, что уровни креатинкиназы и миоглобина в неэлектрических случаях почти утопления связаны с жестокой борьбой, а также иногда с длительной гипоксией и электролитным дисбалансом. Электричество в воде может стимулировать мышцы достаточно сильно, чтобы вызвать у человека сильную мышечную боль во время и после того, как он или она почти утонул. Это еще больше увеличит уровни КФК и миоглобина по сравнению с теми, которые были бы результатом неэлектрического почти утопающего стола. Уровень креатинкиназы иногда повышается в течение дня или более под влиянием проводимого лечения, продолжающейся гипоксии или гипотонии и других состояний, которые могут повлиять на продолжающийся некроз тканей.

Таблица 3

Почему погружение в воду при очень низких напряжениях может быть фатальным

1 Погружение очень эффективно смачивает кожу и значительно снижает ее сопротивление на единицу площади
2 Площадь контакта большой процент площади всей поверхности тела
3 Электрический ток также может проникать в организм через слизистые оболочки, такие как рот и горло
4 Человеческое тело очень чувствительно к электричеству.Очень небольшое количество тока может вызвать потерю способности плавать, остановку дыхания и остановку сердца.

Воздействие электрического тока

Многие определения воздействия электрического тока на людей были сделаны Далзилом. 10 Для любого данного эффекта, такого как столбнячные сокращения мышц, существует диапазон текущих уровней, которые вызывают эффект в зависимости от индивидуальных особенностей субъектов. Например, ток, необходимый для вызова тетанических сокращений мышц предплечья («отпускающий» ток), может составлять от 6 до 24 мА (среднеквадратичное значение переменного тока 60 Гц) в зависимости от пациента.Следовательно, текущие уровни, перечисленные в публикациях, могут быть максимальными, средними или минимальными уровнями, в зависимости от обсуждаемых вопросов. С точки зрения безопасности часто подходят значения, близкие к минимальным.

Как указано в таблице, Dalziel 7 обнаружил, что ток 10 мА может вызывать тетанические сокращения мышц и, следовательно, потерю мышечного контроля. Кроме того, Smoot and Bentel 12 обнаружили, что 10 мА тока было достаточно, чтобы вызвать потерю мышечного контроля в воде. Они проводили измерения в соленой воде и не сообщали о приложенных напряжениях.

Таблица 4

Механизмы смерти при утоплении электрическим током

Механизм Необходимый ток, мА Необходимое напряжение, В переменного тока
Электрическая стимуляция сердца, вызывающая фибрилляцию желудочков 100 30
Тетаническое сокращение (эффективное паралич) дыхательных мышц 20 6
Потеря мышечного контроля конечностей: 16 мА для среднего человека 1 16 4 .8
Потеря мышечного контроля конечностей: всего 10 мА для наиболее чувствительных женщин 7 , 11 10 3

Общее сопротивление тела в воде

Общее с учетом мер безопасности сопротивление тела от руки к ноге в воде считается равным 300 Ом. 13 15 Smoot 11 , 16 измерил общее сопротивление тела 400 Ом при погружении.Во многом это связано с внутренним сопротивлением тела. Таким образом, погружение устраняет большую часть сопротивления кожи.

Соленая вода обладает высокой проводимостью по сравнению с человеческим телом, поэтому поражение электрическим током в соленой воде является относительно редким явлением. Это связано с тем, что большая часть электрического тока проходит по внешней стороне тела.

Если есть разница напряжений, например, между одной рукой и другой, то через тело будет протекать электрический ток. Сила тока равна напряжению, деленному на общее сопротивление тела.

Какое напряжение в воде может быть смертельным?

В таблице указаны значения силы тока, необходимые для возникновения фибрилляции желудочков и других смертельных состояний. Общее сопротивление тела в воде составляет 300 Ом. Таким образом, известны необходимый ток и сопротивление, которое он должен испытывать. Таким образом, можно рассчитать необходимое напряжение. Для фибрилляции желудочков расчет выглядит следующим образом:

Требуемое напряжение = Ток × Сопротивление

Для того, чтобы вызвать фибрилляцию желудочков, необходимое напряжение составляет:

Напряжение = 100 мА × 300 Ом = 30 В

Рисунки для других механизмов смерти указаны в табл.

Электрический контакт, связанный с водой, часто происходит двумя способами. Эти механизмы могут происходить в ваннах, бассейнах и озерах. Первый механизм контакта заключается в том, что человек в воде выходит из воды и контактирует с токопроводящим объектом, находящимся под напряжением. Например, человек чувствует себя хорошо, сидя в ванне. Сопротивление контакта его рукой с объектом под напряжением за пределами ванны может быть достаточно высоким, чтобы защитить его или ее, особенно если его или ее рука не мокрая и площадь контакта небольшая.

Второй механизм контакта включает человека в воде, находящегося в электрическом поле из-за проводника под напряжением, который находится в воде. Например, в воду падает электрический нагреватель, подключенный к тёплому проводу розетки 120 В переменного тока. Заземленный слив находится близко к плечам человека, а обогреватель — у его или ее ног. Это дает разницу напряжений 120 В переменного тока от плеч до ступней. При общем сопротивлении тела 300 Ом протекает 360 мА, что более чем в 3 раза превышает величину, необходимую для фибрилляции желудочков.

В озерах, прудах и других водоемах источник электроэнергии может генерировать ток в воде. Местоположение напряжений в воде можно измерить. В воде могут присутствовать напряжения из-за того, что корпус лодки, подключенной к береговому источнику питания, находится под напряжением. В воде также могут присутствовать напряжения из-за находящихся под напряжением проводников в воде, которые пропускают электрический ток в воду.

Может существовать электрический градиент (или поле), аналогичный описанной выше ситуации для ступенчатого и касательного потенциалов.Ситуацию сложнее проанализировать в воде, потому что человек в воде принимает разные позы и ориентации в трех измерениях (вверх, вниз и в стороны — север, юг, восток и запад). Трансторакальное напряжение и напряжение на конечностях будут меняться по мере движения человека в зависимости от ориентации (направления) электрического поля.

Измерения потери мышечного контроля в воде

Измерения, аналогичные измерениям Smoot и Bentel 12 , были выполнены с одобрения институционального наблюдательного совета Университета Иллинойса в Урбана-Шампейн.Металлические пластины помещали внутрь резиновых контейнеров. Металлические пластины были плоскими на дне контейнеров. Сверху на каждую металлическую пластину помещали резиновый коврик с отверстиями. (Изолированный) заземляющий провод источника питания был подключен к одной пластине, а напряжение переменного тока 60 Гц от источника питания было подключено к другой пластине. Испытуемый стоял, опираясь на каждый резиновый коврик по одной ноге, как показано на рисунке. Таким образом, субъект контактировал с электрическим током в основном через воду, контактирующую с ногами через отверстия, а также через воду, контактирующую с ногами выше.Эта траектория потока между ногами имитировала ситуации рукопашного боя и рукопожатия, которые могут возникнуть у пловцов в воде. Эта установка сводила к минимуму ток через грудную клетку. В исследовании участвовал всего 1 субъект.

Установка для измерения напряжения и тока в воде.

Свежая (несоленая) вода с проводимостью 320 мкм / см наполняла каждое ведро до уровня около бедра. Было обнаружено, что электрически индуцированные сокращения мышц сильно меняются положением ног в воде.

Первоначальные испытания показали, что при 3,05 В (среднеквадратичное значение переменного тока 60 Гц) между пластинами протекал ток 8,65 мА, что приводило к непроизвольному сгибанию колена на 90 °. Это сгибание нельзя было преодолеть произвольным усилием. Колено можно было произвольно сгибать дальше, но оно не выпрямлялось больше, чем на 90 °. Непроизвольное резкое сгибание произошло, когда нога была поднята (сгибанием бедра) так, чтобы бедро было горизонтальным, а колено находилось на уровне воды. Это похоже на ситуацию во время плавания.Мышечный контроль постепенно восстанавливался, когда ступня опускалась на дно ведра (путем разгибания бедра в нейтральное положение) и нога становилась вертикальной. Общее сопротивление корпуса рассчитывается следующим образом:

При 4,05 В протекает ток 12,6 мА. Колено было согнуто на 135 °, то есть пятка находилась рядом с ягодицами. Это нельзя было преодолеть добровольными усилиями. Опять же, это произошло, когда нога была поднята так, чтобы колено было на уровне воды, аналогично ситуации, когда кто-то плывет.Меньшее нарушение мышечного контроля было отмечено в других положениях ног. Контроль над мышцами постепенно восстанавливается, когда ступня опускается на дно ведра и нога становится вертикальной. Сопротивление составит 4,05 В / 12,6 мА = 332 Ом.

Текущие уровни, измеренные в этих экспериментах, согласуются с уровнями, о которых сообщают Dalziel, 7 Smoot, 11 и NIOSH, 1 , как указано в таблицах и. Общее сопротивление системы (вода плюс предмет) близко к 300 Ом, что часто упоминается в литературе.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Существует множество типов электрических контактов, каждый из которых имеет важные характеристики. Понимание того, как электрический ток достигает и проходит через тело, может помочь врачу понять, как и почему произошли определенные несчастные случаи и какие медицинские и хирургические проблемы могут возникнуть.

Благодарности

Авторы благодарят Энди Фиша за иллюстрации.

СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ

1. Национальный институт охраны труда.Смерть рабочих от удара током. Публикация NIOSH № 98-131. 2009 г. Доступно по адресу: http://www.cdc.gov/niosh/docs/98-131/overview.html. Проверено 20 марта. [Google Scholar] 2. Рыба Р. М., Геддес Л. А.. Электрофизиология всплесков тока подключения. Cardiovasc Eng. 2008. 8 (4): 219–24. [PubMed] [Google Scholar] 3. Гримнес С. Диэлектрический пробой кожи человека in vivo. Med Biol Eng Comp. 1983; 21: 379–81. [PubMed] [Google Scholar] 4. Бернштейн Т. Расследование предполагаемых случаев поражения электрическим током и возгораний, вызванных внутренним напряжением.IEEE Ind Appl. 1989. 25 (4): 664–8. [Google Scholar] 5. Капелли-Шеллпфеффер М, Ли RC, Тонер М, Диллер КР. Документ представлен на конференции IEEE PCIC. Филадельфия, Пенсильвания: 1996. Взаимосвязь между параметрами аварии и травмы. 23–25 сентября. [Google Scholar] 6. Далзил CF. Опасность поражения электрическим током. IEEE Spectr. 1972; 9 (2): 41–50. [Google Scholar] 7. Далзил CF. Воздействие электрического шока на человека. ИРЭ Транс Мед Электрон. 1956: 44–62. PGME-5. [Google Scholar] 8. Рыба РМ. Феномен отпускания. В: Рыба Р.М., Геддес Л.А., редакторы.Электрическая травма: медицинские и биоинженерные аспекты. Тусон, Аризона: Издательство юристов и судей; 2009. глава 2. [Google Scholar] 9. Ли Р. К., Кравальо Э. Г., Берк Дж. Ф., редакторы. Электрическая травма. Кембридж, Англия: Издательство Кембриджского университета; 1992. [Google Scholar] 10. Далзил Чарльз Ф., Ли В. Р. Переоценка смертельных электрических токов. IEEE Trans Indus Gen Appl. 1968; ИГА-4 (5): 467–476. D.O.I.10.1109 / TIGA.1968.4180929. [Google Scholar] 11. Smoot AW, Bentel CA. Опасность поражения электрическим током осветительных приборов подводного плавательного бассейна.IEEE Trans Power Apparat Sys. 1964. 83 (9): 945–964. [Google Scholar] 12. Smoot AW, Bentel CA. Опасность поражения электрическим током осветительных приборов подводного плавательного бассейна. Нью-Йорк. При поддержке Underwriter’s Laboratories Inc. Доклад представлен на: Зимнем совещании по энергетике IEEE; Февраль 1964 г .; Нью-Йорк (раздел на страницах 4 и 5) [Google Scholar] 13. ВМС США. Учебная серия по электричеству и электронике военно-морского флота. Модуль 1 — Введение в материю, энергию и постоянный ток. Иногородний учебный курс. Пенсакола, штат Флорида: Центр профессионального развития и технологий военно-морского образования и обучения; 1998 г.С. 3–108. Доступно по адресу: www.hnsa.org/doc/neets/mod01.pdf. По состоянию на 26 марта 2009 г. [Google Scholar] 14. Управление военно-морского флота, канцелярия начальника военно-морских операций. Руководство по программе безопасности и гигиены труда ВМС США для сил на плаву. Том III. Вашингтон, округ Колумбия: военно-морское ведомство, канцелярия начальника военно-морских операций; 2007. С. D5–9. Доступно по адресу: http // doni.daps.dla.mil / Directive / 05000% 20General% 20Management% 20Security% 20and% 20Safety% 20Services / 05-100% 20Safety% 20and% 20Occupational% 20Health% 20Services / 5100.19E% 20-% 20Volume% 20III.pdf. [Google Scholar] 15. Национальный центр испытаний и исследований в области электроэнергетики. Паразитные напряжения — проблемы, анализ и смягчение последствий [окончательный проект] Форест-Парк, штат Джорджия: Национальный центр испытаний и исследований в области электроэнергетики; 2001. С. 5–28. Проект NEETRAC № 00-092. [Google Scholar] 16. Smoot AW. Заседание панели по импедансу корпуса В. В: Бриджес Ю.Э., Форд Г.Л., Шерман И.А., Вайнберг М., редакторы. Материалы Первого международного симпозиума по критериям защиты от поражения электрическим током.Нью-Йорк: Пергамон; 1985. с. 235. [Google Scholar]

8 шагов к созданию программы электробезопасности. Часть 2: Требования и меры защиты.

Добро пожаловать в мою серию блогов из 5 частей о планах электробезопасности. Во второй части мы перейдем к следующим разделам, которые необходимо учитывать при создании документа.

В этом разделе я расскажу о требованиях и мерах защиты. Этот раздел будет более насыщенным содержанием, чем те, которые обсуждались в части 1.

Часть 1: Цель, объем и обязанности

Часть 2: Требования и меры защиты

Часть 3: Необходимые методы безопасной работы

Часть 4: Необходимые методы безопасной работы, продолжение

Часть 5: Обучение и аудит

Требования

Требования будут следующим разделом вашего плана.Это будет один из наиболее важных разделов вашей программы по электробезопасности. Вы устанавливаете параметры для человека, который будет квалифицирован, включая соответствующую подготовку и опыт для данной задачи. Другие темы в этом разделе должны включать:

  • Оценка рисков
  • Защита от падения
  • Человеческая ошибка
  • Планирование безопасности труда
  • Готовность к чрезвычайным ситуациям
  • Расследования

В вашем плане необходимо указать необходимость проведения «Оценки рисков» для выявления всех опасностей, будь то электрические или нет.Помните, что иногда самая большая опасность может быть скрыта или нет на вашем непосредственном рабочем месте, поэтому неплохо было бы отступить и взглянуть на общую картину. Я бы посоветовал вам привить эту практику своим работникам. Постарайтесь устранить любые обнаруженные опасности, чтобы создать максимально безопасную рабочую среду. В рамках оценки следует оценить риск поражения электрическим током и возникновения дуги. Это должно включать как минимум напряжение и границы разряда для этого напряжения, как указано в NFPA 70E, а также требования к средствам индивидуальной защиты, которые должны быть реализованы.

Второй компонент — оценка риска возникновения дуги. Вам необходимо провести исследование дугового разряда для вашего объекта или быть знакомым с табличным методом, изложенным в NFPA 70E. Вы несете ответственность за предоставление соответствующих этикеток для вашего оборудования, отражающих информацию, связанную с опасностью. Эту информацию можно найти в документе NFPA 70E. Подводя итог, этикетка может содержать информацию о доступной падающей энергии ИЛИ Категории СИЗ, перечисленных в таблицах в Статье 130.7 из 70E, минимальный рейтинг дуги для одежды и / или список конкретных средств индивидуальной защиты, требуемых на вашем рабочем месте, как это определено вашим руководством. Основная цель маркировки об опасности дугового разряда — информировать сотрудников об опасности и предоставлять им информацию, необходимую для выбора СИЗ и безопасного выполнения работы.

В вашем плане должны быть изложены требования вашей компании к защите от падения с высоты. Если вы определили необходимость защиты от падения, следует оценить риск, чтобы определить уровень защиты, необходимый для безопасной работы на высоте.При работе с электрооборудованием в приподнятом состоянии ремни защиты от падения должны соответствовать стандарту ASTM F 887 и иметь дуговой разряд. Это важный момент, который следует учитывать при выборе защиты от падения для вашей группы. Я бы порекомендовал, если когда-либо существует вероятность того, что ваш персонал может подвергнуться опасности поражения электрическим током при ношении ремня безопасности, вы должны просто выбрать надежный ремень безопасности. Нет необходимости иметь два разных ремня безопасности, так как каждый из них обеспечит адекватную защиту от падения.

Хороший раздел, который стоит включить, — это деятельность человека, и вам следует разработать инструменты для борьбы с человеческой ошибкой.Некоторые примеры включают планирование работы и инструктаж до начала работы, а также процедурные контрольные списки. Я считаю, что брифинги перед приемом на работу — отличный инструмент для устранения человеческой ошибки. Он также работает как отличный инструмент, позволяющий собрать всех на одной странице до начала работы. Это должно быть время, чтобы пересмотреть работу, поговорить об опасностях, обсудить процедуры и ответить на любые вопросы, которые могут возникнуть у бригады. Существует множество отличных инструментов для борьбы с человеческими ошибками, и их нельзя упускать из виду, и их необходимо интегрировать в ваш план.

Еще один раздел, который следует включить в ваш план, — это планирование безопасности труда. Ваша компания должна определить соответствующие требования для включения, но как минимум я прошу вас рассмотреть:

  • Идентификация опасности
  • СИЗ
  • Рабочие зоны
  • ЛОТО
  • Созданные вами процедуры для конкретных участков
  • План аварийного реагирования
  • Защита от падения и необходимость в ней

Один раздел, который нельзя упускать из виду, — это ваш план действий на случай чрезвычайной ситуации.В случае, если кто-то ранен, вы хотите указать, что произойдет, а чего не следует делать, например, дотронуться до пострадавшего, пока не будет обесточено напряжение источника или пока он не окажется в стороне от опасности. Должен быть включен план обращения за помощью; этот небольшой участок может означать разницу между жизнью и смертью коллеги в случае инцидента.

Также важно включить в свой план какой-либо стандарт расследования инцидентов. Это будет следовать любому методу, который выберет ваша компания.Расследование должно проводиться, если событие происходит или могло произойти, и должны быть внесены изменения на основе ваших выводов. Это очень важная концепция для повышения безопасности на рабочем месте, и ее следует включить. Эти простые исследования и отчеты о результатах могут привести к изменениям в методах работы и могут повысить общую безопасность в вашей группе.

Меры защиты

Следующим компонентом вашего плана электробезопасности будут защитные меры; это касается СИЗ и инструментов.Цель этого раздела — установить минимальные требования к СИЗ, которых должны будут придерживаться ваши сотрудники. Вы должны решить, как выбрать подходящие СИЗ для борьбы с опасностью вспышки дуги, либо на основе вашего исследования вспышки дуги, либо с использованием табличного метода. Было бы неплохо включить самые свежие таблицы СИЗ в этот раздел для справки. Эту таблицу можно найти в документе NFPA 70E. Другие формы СИЗ, которые необходимо учитывать, — это требования к защите головы, глаз, слуха, ступней, рук и падения.Важно убедиться, что выбранные вами требования к СИЗ соответствуют всем спецификациям, установленным ASTM и политиками вашей компании. С помощью простого поиска вы сможете найти информацию об этих требованиях в Интернете.

Нельзя упускать из виду и четко определять раздел, описывающий выбор инструмента при работе с частями, находящимися под напряжением или рядом с ними. Как минимум, инструменты должны быть изолированы на 1000 В, и, что наиболее важно, они должны соответствовать требованиям ASTM F 1505. Производитель предъявляет особые требования к уходу за инструментами, они также должны быть включены в ваш план.Эти инструменты дороги, и если за ними не ухаживать должным образом, они могут быть повреждены, и их придется выводить из эксплуатации.

На этом завершается вторая часть моей серии блогов, состоящей из 5 частей, посвященных ESP. Эти разделы займут много времени, и вам нужно хорошо продумать, какие требования вы хотите включить. К счастью, у NFPA 70E есть хорошая дорожная карта для создания соответствующей рабочей среды. Помните, что 70E представляет собой минимальное требование передовой практики, поэтому не стесняйтесь добавлять вещи, которые, по вашему мнению, сделают ваших сотрудников более безопасными.Опять же, если у вас есть какие-либо вопросы, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы будем более чем рады обсудить это с вами.

Об авторе

Джейсон Маццола — директор службы электробезопасности в южной части Новой Англии из нашего офиса в Мэнсфилде, Массачусетс. Он присоединился к Hallam-ICS в 2019 году, а до этого проработал 10 лет в коммунальной отрасли на различных инженерных и руководящих должностях.

О компании Hallam-ICS

Hallam-ICS — компания, занимающаяся проектированием и автоматизацией, которая разрабатывает системы MEP для объектов и заводов, разрабатывает решения для управления и автоматизации, а также обеспечивает соответствие требованиям безопасности и нормативным требованиям посредством исследований дугового разряда, ввода в эксплуатацию и проверки.Наши офисы расположены в Массачусетсе, Коннектикуте, Нью-Йорке, Вермонте и Северной Каролине, и наши проекты охватывают весь мир.

Уменьшение пожаров с помощью электробезопасности

Пожары входят в число основных причин смерти от несчастных случаев в США. Штаты сегодня. По данным Национального совета безопасности, 3300 человек погибли в результате пожаров в 1990 году. В течение этого года 513 000 жилых пожары привели к $ 3.9 миллиардов имущественного ущерба. Плата продолжается расти с каждым годом, даже с увеличением использования службы экстренной помощи 911 системы реагирования.

Подробнее более трех из четырех зарегистрированных пожаров происходят в доме. Пожары могут быть более серьезными в сельской местности из-за время отклика и ограниченное оборудование для удаленных пожарные части.

трагедия домашних пожаров в том, что многие из них можно было предотвратить. — если кто-то принял надлежащие меры безопасности перед время.

Народное действия — и то, как они не учитывают пожарную безопасность — являются общие для всех основных причин домашних пожаров. Основные причины включать в себя ненадлежащее использование и обслуживание отопительных приборов; неправильное использование и уход за электроприборами; отсутствие функционирования детекторы дыма; и неосторожное использование курительных материалов.Этот публикация посвящена электробезопасности, детекторам дыма и использование плана выхода из семьи.

Две трети всех электрических пожаров начинаются в вилках или шнурах стационарных приборов например, холодильники, кондиционеры или лампы. Потертые шнуры обнажить электрические провода, искрящиеся при контакте друг с другом или что-нибудь, что может заземлить электрический ток.

Электрооборудование вилки и шнуры обычно изнашиваются постепенно, вызывая повреждение трудно обнаружить. Осмотрите все шнуры и вилки прибора. для ношения не реже одного раза в год. Если вы обнаружите потертый шнур или ослабленные контакты на вилке, прекратите использование до тех пор, пока не удастся отремонтировать. быть сделано.

Никогда перегрузка электрических розеток и цепей.Перегруженная электрическая розеток или цепей, питающих несколько розеток. основная причина пожаров в жилых домах. Перегруженные розетки и цепи переносят слишком много электричества, которое выделяет тепло в неопределяемом суммы. Тепло вызывает износ внутренней проводки. и может зажечь огонь.

Все системы электропроводки имеют автоматические выключатели или предохранители, отключающие мощность при перегрузке цепей.Однако неправильно предохранитель или автоматический выключатель соответствующего размера могут отменить эту встроенную функцию безопасности.

Для предотвращения перегрузка, никогда не включайте в розетку более двух приборов сразу или «совмещать» дополнительную технику на удлинителях или настенные розетки. Используйте только розетки, предназначенные для работы с несколькими пробки.

Дать особое внимание к приборам, которые используют 1000 или более ватт, например, кондиционеры, холодильники, плиты, утюги, микроволновые печи, посудомоечные машины, обогреватели и фритюрницы.Не подключайте их к одной розетке или цепи. Использовать эти приборы безопасно, знайте, какие розетки подключены к той же электрической цепи в вашем доме. Не превышать 1500 Вт на каждую розетку или цепь. Требования к мощности перечислены в инструкциях производителя устройства.

Начать привычка регулярно проверять электрические шнуры и розетки.Пожары, возникающие в этих местах, трудно обнаружить, но легко предотвратить.

Исследователи по оценкам, дымовые извещатели могли предотвратить почти половину ежегодных погибших при пожарах. Дымовая сигнализация предупреждает о потенциальных опасности, которые ваши чувства не могут обнаружить, например, медленное тлеющее возгорание в перегруженной розетке.

Однако, опаснее полагаться на дымовую сигнализацию, которая не работать должным образом, чем если бы в вашем доме не было дымовой пожарной сигнализации. Ежемесячно проверяйте работу дымовой сигнализации и заменяйте батарейки раз в год.

Если дым Во время приготовления пищи включается будильник, никогда не вынимайте аккумулятор для отключения будильника.Вы можете забыть заменить и снова подключить аккумулятор при варке дыма больше не проблема, и отключенная сигнализация дает ложное чувство безопасности. Проконсультируйтесь профессионал, если во время приготовления пищи постоянно звучит сигнал тревоги дым. Сигнализация может быть расположена слишком близко к кухне, или в зоне готовки может потребоваться вытяжной вентилятор.

Рассмотреть предложения производителя о том, где разместить дымовую пожарную сигнализацию.Все дымовые извещатели следует размещать на потолке или стене. под потолком в центральных местах. Большинство производителей предложите хотя бы одну дымовую пожарную сигнализацию на каждый этаж. Какой-то этаж планы могут потребовать дополнительных мест. Всегда выбирать будильник который был протестирован и имеет печать испытательной организации.

Ранний предупреждение дымовой пожарной сигнализацией эффективно только в сопровождении по заранее подготовленному плану аварийного выхода.Планы аварийного выхода позволяют вы полагаетесь на автоматические реакции во время реальной чрезвычайной ситуации.

Это хорошая идея разработать собственную операцию EDITH, Exit Drills дома. Хороший план знают все члены семьи и включает в себя место встречи на открытом воздухе вдали от опасности огня. Он также будет включать более одного способа получить из каждой области дома.Сцена Операция ЭДИТ практика периодически тренируйтесь, а затем обсудите план с членами семьи.

Сейф использование электроприборов и розеток, рабочий дым сигнализация, и хороший план аварийного выхода семьи может быть всем, что необходимо, чтобы защитить вас и вашу семью от опасностей Пожар.


Как Много ли вы знаете?

Проверьте свои навыки с помощью этой быстрой викторины.

  1. Как много людей умирают в домашних пожарах в Соединенных Штатах каждый год?
    1. 1,100
    2. меньше чем 600
    3. о 3 300
  2. А стандартная электрическая розетка может безопасно справиться с какой комбинацией артикулов:
    1. воздух кондиционер, фен и радио-часы
    2. а семейный холодильник и микроволновая печь
    3. а ленточная шлифовальная машина и индикатор неисправности 50 Вт
  3. Мост электрические пожары в доме начинаются внутри конструкции система электропроводки.Правда или ложь?
  4. А детектор дыма на батарейках оповестит домочадцев в опасность, если вы:
    1. тест детектор дыма раз в месяц
    2. изменить батареи не реже одного раза в год
    3. никогда извлеките батарейки, чтобы отключить сигнализацию из-за дыма от приготовления
    4. все из вышеперечисленных

См. ответы в конце «Что ты умеешь делать?».

Что Ты можешь сделать? Пожарная безопасность это важно. Несколько простых действий могут снизить вероятность огонь в вашем доме.

  • Тест ваша дымовая сигнализация в назначенный день каждого месяца.
  • Изменить батарейки в дымовой пожарной сигнализации в тот день, когда вы устанавливаете часы еще осенью.
  • Встреча с членами семьи, чтобы решить план аварийного побега для каждая область вашего дома и хозяйственных построек. Назначьте центральное место встречи.
  • Практика ваша семья Операция ЭДИТ в имитационных пожарных учениях, как часто по мере необходимости.
  • Осмотреть все розетки в вашем доме для перегрузки и бытовая техника для потертых шнуров.

Ответы в викторину:

1-в; 2-с; 3-ложь; 4-д.

Это Издание охватывает лишь некоторые аспекты пожарной безопасности дома. Для больше информации о дополнительном отоплении дома или дымовой пожарной сигнализации, см. следующие источники:

  • Установка дровяных печей , PM-943, можно приобрести у местного Дополнительный офис.
  • Люди Причина пожара , PM-1334b и Берегите дымовые извещатели Up So They Wn’t Let You Down , PM-1334g, доступен по адресу ваш местный офис расширения.
  • Пожар Профилактика на ферме и ранчо , Совет национальной безопасности, 425 N. Michigan Ave., Чикаго, Иллинойс 60611.Платеж.

Публикация №: PM-1265a


Этот документ является информационным бюллетенем является частью программы Safe Farm при расширении Университета штата Айова, Эймс Айова. Safe Farm способствует здоровью и безопасности в сельском хозяйстве. Финансируется Национальным институтом охраны труда. и здравоохранения, Университет штата Айова, а также сеть групп, которые служить рабочим фермы Айовы и их семьям.Дата публикации: Январь 1992 г.

Подготовлено Чарльз В. Шваб, специалист по безопасности расширений; Джеймс Ф. Вестфаль, специалист по обучению противопожарной службе; и Лаура Миллер, специалист по связям с общественностью, Университет штата Айова Расширение, Эймс, Айова.

Информация об отказе от ответственности и воспроизведении: Информация в NASD не представляет политику NIOSH.Информация включена в NASD появляется с разрешения автора и / или правообладателя. Более

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *