К проведению лабораторных работ

Чебоксары 2007

Электробезопасность. Методические указания и руководство к проведению лабораторных работ /Сост. В.В. Ашмарин, И.Б. Башмакова, А.А. Блохинцев, И.А. Гущин, Н.Г. Иванчикова, Ю.А. Попов, А.А. Полынов, И.В. Резюков /Чуваш. ун-т, Чебоксары, 2007. с.

 

В учебно-методическом пособии приведено описание лабораторных работ по разделу «Электробезопасность» лекционного курса «Безопасность жизнедеятельности». Задачей пособия является оказание помощи студентам при подготовке к лабораторным работам, зачетам и экзаменам. Указаны цели и задачи лабораторных работ, изложена методика их выполнения, порядок оформления и содержания отчета. Приведены вопросы тестовых заданий и список рекомендуемой литературы. Каждая лабораторная работа рассчитана на двухчасовую домашнюю подготовку. Для студентов дневного и заочного отделений электроэнергетических и электротехнических специальностей Чувашского государственного университета им. И.Н. Ульянова.

 

 

Утверждено Методическим Советом университета

 

Научный редактор: канд. техн. наук А.А. Блохинцев

Содержание

Лабораторная работа № 1

Действие на организм человека электрического тока и первая помощь пострадавшим от него 4

Лабораторная работа № 2

Исследование защитного заземления, зануления,

напряжений прикосновения и шага. 32

Лабораторная работа № 3

Электрические испытания защитных средств. 55

Лабораторная работа № 1

Действие на организм человека электрического тока

И первая помощь пострадавшим от него

Цель работы: исследование на физической модели зависимости сопротивления тела человека от некоторых параметров электрической цепи, определение пороговых значений токов и обучение на манекене правилам оказания первой помощи пострадавшим от электрического тока.

Действие электрического тока на организм человека

Действие электрического тока на живую ткань носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток оказывает следующие виды воздействия:

- термическое: ожоги тканей и нагрев кровеносных сосудов;

- электролитическое: разложение крови и лимфы в электрических полях протекающих токов;

- биологическое: раздражение и возбуждение живых тканей организма;

- механическое: повреждение и разрыв тканей, сухожилий электродинамическими силами полей токов.

Такое разнообразие действия приводит к различным электротравмам. Это травмы, вызванные поражением человека электрическим током или электрической дугой.

Все электротравмы можно свести к двум видам: местные электротравмы и общие электротравмы (электрический удар).

Местная электротравма – это ярко выраженное местное нарушение целостности тканей тела, в том числе костных тканей, вызванное действием электрического тока или электрической дугой.

К местным электротравмам относятся:

1. Электрические ожоги – самая распространенная электротравма. В зависимости от условий возникновения различают ожоги токовые (контактные), возникающие при прохождении тока непосредственно через тело человека в результате контакта человека с токоведущей частью, и дуговые, обусловленные воздействием на тело человека электрической дуги. Токовый ожог возникает в электроустановках напряжением не более 1-2 кВ, дуговой при более высоких (6-10 кВ).

2. Электрические знаки (метки) представляют собой резко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности тела человека размеров 1-5 мм, с углублением в центре. Форма электрических знаков может быть либо овальной, либо соответствовать форме токоведущей части, которой коснулся пострадавший, а также напоминать фигуру молнии.

3. Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги.

4. Механические повреждения – являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей, иметь место вывихи суставов и переломы костей.

Механические повреждения возникают при относительно длительном нахождении человека под напряжением в установках до 380 В.

5. Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз – роговицы и коньюктивы (слизистой оболочки, покрывающей глазное яблоко), возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей, которые энергично поглощаются клетками организма и вызывают в них химические изменения. Такое облучение возможно при наличии электрической дуги, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Электрический удар – возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

В зависимости от исхода поражения электрические удары делятся на четыре степени:

I – судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранением дыхания и работой сердца;

III - потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого вместе);

IV – клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения – переходное состояние от жизни к смерти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. У человека при этом отсутствуют все признаки жизни. Однако в первый момент во всех клетках продолжаются обменные процессы (клеточное дыхание) хотя и на очень низком уровне, но воздействуя на сердце и легкие можно оживить организм. Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга, в большинстве случаев 4-6 мин. (редко 7-8 мин.).

Причинами смерти от электрического тока могут быть:

1. Нарушение сердечной деятельности. При протекании тока через человека может возникнуть Фибрилляция сердца или его остановка.

Фибрилляция сердца – хаотические разновременные сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл), при которых сердце не в состоянии гнать кровь по сосудам. Фибрилляция сердца наступает при прохождении через тело человека переменного тока 100 мА с частотой 50 Гц, или постоянного тока 300 мА в течение нескольких секунд. Переменный ток менее 100 мА и более фибрилляцию сердца не вызывает. При протекании переменного тока и постоянного тока 5 А наблюдается остановка сердца. Фибрилляция продолжается обычно короткое время, сменяясь полной остановкой сердца.

2. Прекращение дыхания – нарушение работы легких, может быть вызвано относительно небольшим током (от 20 до 100 мА), если он длительно (несколько минут) проходит через человека.

3. Электрический шок – своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на чрезмерное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, после чего может наступить смерть.

Поражение электрическим током может произойти: при прикосновении к токоведущим частям, находящимся по напряжением; при пробое изоляции фазного провода на корпус электрооборудования (воздействие напряжений прикосновения и шага); при прикосновении к отключенным токоведущим частям емкостных накопителей энергии; при несоблюдении минимальных расстояний в электроустановках напряжением свыше 1000 В и поражение электрической дугой.

Характер и последствия поражения обуславливаются рядом факторов, прямо или косвенно влияющих на исход поражения: величина и длительность протекания тока; род и частота тока; путь протекания тока через организм, состояние организма и параметры окружающей среды. Электрическое сопротивление тела и приложенное напряжение также влияют на исход поражения, поскольку определяют величину тока через организм.

Пороговые значения токов

Главным и определяющим фактором воздействия является величина электрического тока. Чем больше величина ток, тем опаснее его действие.

Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него тока при его значениях:

I_ощ = (0,6 - 1,5)mА - для переменного тока частотой f = 50 Гц;

I_ощ = (5 - 7)mА - для постоянного тока.

Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами. Для переменного тока характер ощущения проявляется в виде пощипывания, дрожания пальцев, для постоянного тока – в виде зуда, ощущения нагрева.

При дальнейшем увеличении величины тока возникает второе пороговое значение – это неотпускающие или удерживающие токи. При этом происходит судорожное сокращение мышц рук и человек не в состоянии разжать пальцы и отпустить токопровод, за который он взялся.

 

Для переменного тока частотой f = 50 Гц – I_неотп = (10 - 15)mА, для постоянного тока I_неотп = (50 - 80)mА. Причем у разных людей значения неотпускающих токов будут различны.

Нижние значения неотпускающих токов приведены для женщин, верхние значения – для мужчин.

При значениях токов (20 – 25) mА (переменное напряжение f = 50 Гц) действие тока распространяется и на мышцы грудной клетки, что ведет к затруднению и даже прекращению дыхания, а при длительном воздействии таких величин токов возможен летальный исход.

При значениях переменного тока 100 mА его воздействие передается непосредственно на мышцу сердца. При длительности воздействия 0,5 сек может наступить остановка или фибрилляция сердца. В последнем случае, за счет беспорядочного (хаотичного) сокращения волокон сердечной мышцы (фибрилл) сердце перестает выполнять функцию насоса, что ведет к прекращению в организме кровообращения. Это третье пороговое значение токов – токов фибрилляции: для переменного напряжения, f = 50 Гц – I_ф = 100 mА, для постоянного напряжения - I_ф = 300 mА.

Вероятность наступления фибрилляции сердца зависит от длительности протекания тока. Здоровое сердце сокращается (60 – 80) раз в минуту, то есть длительность одного кардиоцикла составляет одну секунду. Каждый цикл сердечной деятельности состоит из двух периодов: диастолы, когда желудочки сердца находятся в расслабленном состоянии и заполняются кровью, и систолы, когда сердце, сокращаясь, выталкивает кровь в артериальные сосуды. Экспериментально установлено, что чувствительность сердца к раздражителю в форме электрического тока неодинакова в разные фазы его деятельности. Наиболее уязвимым сердце оказывается в фазе Т, продолжительность которой равна 0,2 сек (рис. 1).

Если время действия тока не совпадает с фазой Т, большие величины токов не вызывают фибрилляцию, но могут привести к остановке сердца. При длительности протекания тока, соизмеримой с периодом кардиоцикла, ток через сердце проходит также и в течение фазы Т. При этом вероятность наступления фибрилляции наибольшая. И чем меньше длительность действия тока, тем меньше вероятность наступления фибрилляции сердца.

Рис.1. Вероятность возникновения фибрилляции сердца от момента прохождения через него тока