Вы здесь

Розвиток теорії електробезпеки та синтез безпечних електричних мереж

Автор: 
Маліновський Антон Антонович
Тип работы: 
Дис. докт. наук
Год: 
2004
Артикул:
3504U000596
99 грн
(320 руб)
Добавить в корзину

Содержимое

РОЗДІЛ 2
БЕЗПЕЧНІ МЕТОДИ ДОСЛІДЖЕННЯ ЕЛЕКТРИЧНИХ ВЛАСТИВОСТЕЙ ОРГАНІЗМУ ЛЮДИНИ
2.1. Теоретичні передумови безпечних методів дослідження електричних властивостей організму людини.
Для одержання вихідних даних, достатніх для синтезу моделей тіла людини, які адекватно відтворюють електричні властивості тіла і дозволяють оцінити імовірність різних наслідків електроураження, необхідно встановити залежність струму крізь тіло людини ih від таких параметрів дії, як напруга дотику uh і швидкість її зміни duh/dt, площа поверхні дотику до електродів F, частота змінної напруги f, шлях струму в тілі l, тривалість дії напруги t, тобто
ih = f (uh , duh/dt ,F, f, l, t).
За одержаними експериментальними даними в безпечному діапазоні параметрів дії необхідно достовірно прогнозувати характер зміни параметрів в зоні дії, недоступній для експериментів з умови збереження життя і здоров'я людини. Це можливе на основі з'ясування закономірностей, яким підпорядковані електричні властивості тіла людини в широкому діапазоні електричних дій і опису їх апроксимуючими аналітичними залежностями.
Багатофакторна залежність струму зумовлена:
- від значення напруги дотику - зміною властивостей і фізіологічних процесів в тілі під дією зовнішнього збурення;
- від швидкості зміни напруги - зумовленістю дії на живу тканину за біологічним законом Дюбуа-Реймона не стільки значення подразника, скільки його зміни в часі;
- від частоти і площі поверхні дотику - наявними властивостями тіла людини;
- від тривалості дії - захисною реакцією організму на зовнішнє збурення, а також нагромадженням необоротних змін в організмі людини.
Зі зміною в часі електричних властивостей тіла людини дії, безпечні в момент прикладання напруги дотику, можуть зумовити за певної тривалості місцеве травмування організму з подальшим (прискореним) розвитком ураження. Саме тому постановка задачі на експериментальні дослідження передбачає з'ясування динаміки змін електричних характеристик організму людини в процесі дії факторів ураження.
В живому організмі, тканини якого належать до біополімерів [1], внаслідок обміну речовин відбуваються неперервні процеси дисоціації частини молекул на іони та рекомбінація іонів в нові молекули. Електрофізичні властивості живої тканини обумовлені, як було вже сказано в п.1.11.2, дією двох компонентів - динамічного (проведення електрики) і психогенного (проведення збудження). Під дією напруги молекули живої тканини збуджуються. Це порушує процеси обміну речовин і змінює електричні властивості тканин, викликає перенесення речовин, що змінює їх хімічний склад і структуру.
Під дією прикладеної напруги в тілі людини відбуваються також процеси, які впливають на напруженість електричного поля. Це - явище поляризації, під яким розуміють орієнтування в електричному полі диполів. Як диполі можуть бути атоми, молекули, частки з позитивними чи негативними зарядами, між якими діють внутріатомні, внутрімолекулярні чи міжмолекулярні сили. Внаслідок цього зв'язані заряди зміщуються і сили дії електричного поля зрівноважуються внутріатомними чи внутрімолекулярними силами. Процес поляризації супроводжується втратами енергії [167].
Тіло людини як елемент електричного кола являє собою шарувату структуру з різними електрофізичними характеристиками шарів. Під дією електричного поля в тілі відбуваються процеси нагромадження зарядів на межах шарів (так званих зарядів абсорбції). Це явище називають міграційною поляризацією.
Організм людини містить велику кількість неоднорідних за структурою, густиною, хімічним складом, провідністю і властивостями поляризації частин. Суцільне середовище між електродами прикладання напруги дотику можна еквівалентувати просторовою системою послідовно і паралельно з'єднаних резисторів і конденсаторів. Шлях проходження струму змінюється зі зміною частоти напруги дотику. Відтворення цих властивостей тіла в його узагальненій моделі можливе лише на основі експериментально знятих частотних характеристик.
Для реалізації сформульованої вище мети була прийнята засада одержання достовірної експериментальної інформації без заподіяння будь-якої шкоди чи створення небезпеки для здоров'я людей, електричні властивості яких досліджувались. Огляд і узагальнення опублікованої інформації, виконані в розділі 1 дисертації, дають підставу для висновку, що безпечними можна вважати дії, які не перевищують значень параметрів, за яких нервова система людини починає відчувати дію електрики. Для визначення меж допустимих параметрів дії проведені дослідження, результати яких викладені нижче. Дослідженнями підтверджено (п.2.2), що напруга відчуття істотно залежить від площі поверхні дотику до електродів. За правильного вибору цієї площі можливі безпечні дослідження параметрів тіла на напругах, близьких до напруг реальних уражень в електроустановках напругою 220 В.
2.2. Експериментальні дослідження дії змінного струму
2.2.1 Параметри відчуття дії струму. Відмінність дії змінного струму на організм людини порівняно з дією постійного струму полягає в реакції нервової системи, за якою визначаються відчутні струми, відчутні напруги та інші похідні від них величини. Ці параметри, одержані експериментально для широкого діапазону частот, дають унікальну базу даних про значення параметрів електричної дії, які нервова система сприймає як еквівалентні. Це єдиний об'єктивний критерій порівняльної оцінки небезпеки різних дій на нервову систему людини.
Результати дослідження значень відчутних струмів для двох осіб наведені на рис. 2.1 і 2.2. Як видно на рисунках, значення відчутних струмів I0h для різних осіб дещо відрізняються, що, на нашу думку, зумовлене особливостями електрофізичних властивостей цих осіб, а також їх нервових систем. У всіх випадках значення відчутного струму не залежить від площі дотику людини до електродів F, а зміна значень відчутних струмів від частоти f прикладеної напруги підпорядковується лінійному закону, струми зростають зі збільшенням частоти [161].
На відміну