Основные задачи эргономики

Содержание


Эргономика. Основная задача, показатели

Задача эргономики

Основные показатели эргономики

Электромагнитные поля и излучения, их источники. Воздействие на человека

Задачи

Список литературы

Эргономика. Основная задача, показатели


Вопросы эргономики в последние годы приобрели большое значение и в некоторой степени стали определяющими в развитии техники и особенно при конструировании, производстве и эксплуатации машин и сложных систем управления. Это связано с тем, что в условиях бурного развития научно-технического прогресса и появления новой техники трудовая деятельность человека становиться все более сложной и напряженной. По данным статистики надежность выполнения человеком-оператором все более усложняющихся функций уменьшается, поэтому увеличение надежности технической части системы теряет смысл, так как надежность системы "человек-машина" лимитируется также надежностью человека. Изменение условий трудовой деятельности, за которыми не поспевает биологическая перестройка организма человека, обуславливают возникновение целого ряда негативных явлений. Работая иногда на пределе психофизиологических возможностей и в неблагоприятной производственной среде, человек допускает ошибки, "цена" которых в современном производстве резко возросла. В большинстве случаев действия операторов оказываются неправильными не из-за низкой квалификации, а по причине несоответствия конструктивных особенностей техники возможностям человека.

По имеющимся данным на долю человеческого фактора сейчас приходится от 40 до 70% всех отказов техники сложных систем. В соответствии с мировой статистикой 80% катастроф в авиации и 64% на морском флоте происходит в результате ошибок, называемых логическими и моральными. О высоких нагрузках на психику и общее состояние операторов сложных систем свидетельствуют такие данные.

Как бы ни была совершенна техника, ее эффективное и безопасное применение в конечном итоге зависит от того, насколько полно согласованы конструктивные параметры с оптимальными условиями работы человека, с его психофизиологическими возможностями и особенностями. Поэтому и возникает необходимость изучения работы машин (систем) и деятельности операторов в едином комплексе "человек-техника-среда".


Задача эргономики


Эргономика - это наука, изучающая проблемы, возникающие в системе "человек-техника-система", с целью оптимизации трудовой деятельности оператора, создания для него комфортных и безопасных условий, повышения за счет этого его производительности, сохранения здоровья и работоспособности. Из этого определения видно, что предметом эргономики является трудовая деятельность человека, а объектом исследования - система "человек-техника-среда". Для эргономики большое значение имеет проблема взаимосвязи ее со сложными науками.

Связь и область применения эргономики имеют двусторонний характер: она испытывает на себе влияние связанных с ней дисциплин, но и сама оказывает на них влияние в области теории, методологии и практики. Предпосылками возникновения и развития эргономики послужили проблемы, связанные с внедрением и эксплуатацией новой техники и технологии на современном этапе развития экономики и оказавшиеся неразрешимыми средствами только технических и медицинских наук. Необходимо было согласовать рекомендации психологии, физиологии, гигиены труда, организации труда, дизайна и объединить их в общую систему требований к содержанию и характеру труда в системе "человек-техника-среда". Первой проблемой является недостаточная эффективность системы, которая часто оказывается ниже расчетной, ожидаемой. Это связано со многими причинами, например, с несогласованностью параметров оборудования и возможностей человека работать в условиях дефицита времени и информации, мощного воздействия внешних факторов и др. Второй проблемой является феномен роста травматизма людей, взаимодействующих с техническими системами на производстве, транспорте и в быту. Анализ причин травматизма показывает, что он часто обусловлен ошибочными действиями людей, вызванными недостатками в конструкции техники, средств отображения и информации, органов управления машин и механизмов. Третья проблема связана с текучестью кадров. Четвертая проблема связана с ростом числа нервно-психических заболевания, вызванных так называемым "индустриальным стрессом". Значительная часть этих заболеваний обусловлена темпом и особенностями организации современного производства. Совершенно очевидно, что при проектировании, внедрении и эксплуатации "человек-техника-среда" должны учитываться реальные возможности человека, которому предстоит работать в системе.


Основные показатели эргономики


Первая цель эргономики - повышение эффективности системы "человек-техника-среда", под которой следует понимать способность системы достигать поставленной цели в заданных условиях и с определенным качеством. Например, использование ЭВМ и робототехники значительно увеличивает эффективность трудовой деятельности, но может и резко повысить психофизические затраты работника в случае пренебрежения эргономическим анализом и проектированием рабочего места оператора, параметров дисплея. Вторая цель эргономики - безопасность труда. К системе техники безопасности относятся службы техники безопасности и производственной санитарии во всех отраслях. Надзор и контроль за соблюдением правил по охране труда осуществляют специально уполномоченные государственные органы. Третья цель эргономики - обеспечение условий для развития личности человека в процессе труда. Основные понятия эргономики сосредоточены в ГОСТ 26387-84 "Система "человек-машина". Термины и определения". Например, "система "человек-машина" по этому стандарту - система, состоящая из. человека-оператора (группы операторов) и машины, посредством которой он осуществляет (они осуществляют) трудовую деятельность. Человек-оператор (оператор) - человек, осуществляющий трудовую деятельность, основу которой составляет взаимодействие с предметом труда, машиной и внешней средой через посредство информационной модели и органов управления. Машиной в системе "человек-машина" называют совокупность технических средств, используемых человеком-оператором в процессе деятельности. Деятельность человека-оператора - это процесс достижения поставленных в системе целей, состоящий из упорядоченной совокупности действий человека и т.д.


Электромагнитные поля и излучения, их источники. Воздействие на человека


Сегодня электромагнитные волны окружают нас на каждом шагу. В мире широко используют, например, мобильные телефоны.

Эта технология основана на сети фиксированных антенн или базовых станций мобильной телефонной связи, которые передают информацию при помощи радиочастотных сигналов.

В мире более 1,4 млн базовых станций, каждая из которых излучает электромагнитные волны, их число очень быстро растет по мере того, как внедряются технологии третьего поколения.

Есть также другие беспроводные сети, например, предоставляющие скоростной доступ к Интернету и его услугам.

Они получают все более широкое распространение в жилых домах, офисах и других общественных местах.

Это аэропорты, школы, городские зоны. Чем быстрее увеличивается количество базовых станций и локальных беспроводных сетей, тем быстрее возрастает воздействие радиочастотных сигналов.

Исследования показали, что в зависимости от многих факторов, к примеру, близость антенны или особенности окружающей среды, уровень радиочастот, которые исходят из базовых станций, составляет от 0,002% до 2% от уровней, которые указаны в международных принципах по допустимым нормам уровней воздействия.

Есть беспокойство из-за возможных последствий для здоровья в результате воздействия радиочастотных полей, которые создаются беспроводными технологиями.

Многие люди считают последствия воздействия радиочастотных сигналов для здоровья возможными и, более того, значительными.

Такие опасения вызывают, в частности, сообщения от СМИ о новых неподтвержденных научных исследованиях, что порождают чувство неопределенности и ощущение того, что есть вероятность существования неизвестных или закрытых опасностей.

Иными факторами есть эстетические соображения и осознание невозможности контролировать процесс определения месторасположения новых базовых станций либо участвовать в данном процессе.

Что же такое электромагнитное поле? Фактически - это фундаментальное физическое поле, которое взаимодействует с электрически заряженными телами.

Оно представляет из себя совокупность электрического и магнитных полей, что могут при определенных условиях порождать друг друга.

Свойства электромагнитного поля и его взаимодействия с заряженными частицами - предмет квантовой электродинамики, хотя часть квантовых свойств электромагнитного поля более удовлетворительно описывается упрощенной квантовой теорией, которая исторически возникла ранее.

Электромагнитная волна - это распространение электромагнитного поля на далекие расстояния. Любая электромагнитная волна распространяется в пустом пространстве, то есть вакууме, с одинаковой скоростью - скоростью света, причем свет также является электромагнитной волной.

эргономика электромагнитное поле излучение

В зависимости от длины волны электромагнитное излучение подразделяется на радиоизлучение, свет (включая инфракрасный и ультрафиолет), рентгеновское излучение и гамма-излучение.

Воздействие электромагнитных полей на человека:

Влияние на человека радиоволн любого диапазона качественно сходно, однако с увеличением колебаний поля его эффективность возрастает и наиболее выражен у радиоволн СВЧ-диапазона.

Сверхвысокочастотный диапазон у СВЧ включает деци-, санти - и миллиметровые волны с частотой колебаний соответственно 0,3-3000 мГц, 3-30 000 мГц и 30-300 000 мГц.

Гигиенические нормы предусматривают предельную интенсивность СВЧ-поля на рабочих местах в пределах 10-100 мкВТ на 1см кв/с при длительном воздействии поля (от 2 до 8 ч/сут).

Когда эти нормы превышаются, отмечается так называемое нетепловое действие СВЧ-поля, когда в организме наблюдаются функциональные изменения.

Признаки воздействия ЭМП:

Облучение большой интенсивности, начиная с 10 мкВт на 1 см2/с, оказывает уже "тепловой" эффект и в результате этого приводит к перегреванию с развитием структурных изменений, особенно в нервной системе, эндокринных железах, хрусталике глаза. Обратимые изменения в этих органах возможны при интенсивности СВЧ-поля 10-7-5 мкВт/см2/с.

Физически тепловое воздействие проявляется в двигательном беспокойстве, повышении температуры тела, одышке, повышении артериального давления, учащении сердечных сокращений.

Под влиянием СВЧ-поля небольшой интенсивности или внетепловой, которая не превышает установленных предельно допустимых уровней облучения (не более 10 мкВт/см2 в течение рабочего дня, 100 мкВт/см2 в течение 2ч и 1000 мкВт/см2в течение 15-20 мин с применением защитных очков), наступают функциональные изменения нервной системы различной степени выраженности.

При повторных многократных воздействиях может наблюдаться накапливание эффекта. Неврологические расстройства проявляются повышенной утомляемостью, снижением работоспособности, общей слабости, головными болями, головокружением, приливами к голове, ослаблением памяти, расстройствами сна (сонливость, неспокойный сон со сновидениями), раздражительностью, повышенной потливостью.

При особенно значительных воздействиях иногда отмечаются, дрожания, обморочные состояния, страхи, галлюцинации.

Вместе с указанными изменениями бывают сердечно-сосудистые расстройства, как: боли в области сердца, одышка, особенно при физической нагрузке, сердцебиения, "замирание" сердца.

Объективно отмечаются брадикардия, гипотония, приглушение тонов сердца, иногда систолический шум на верхушке. При диагностике хронического воздействия СВЧ встречаются весьма значительные затруднения.

Диагноз устанавливается в случаях, когда проявления вегетативно-сосудистой дистонии, что характерно для СВЧ-воздействия, имеют прямое или косвенное отношение к облучениям СВЧ-полем. При этом интенсивность облучения должна превышать предельно допустимые уровни.

Первостепенным мероприятием является исключение дальнейших облучений. Рекомендуют общеукрепляющие и симптоматические средства.

Лечение последствий:

При начальной стадии развития проявлений назначают настойку китайского лимонника, женьшеня (по 15-30 капель 2 раза в день), ежедневные внутримышечные инъекции 10 мг кортексина (10 инъекций на курс). При более выраженных нарушениях (вторая стадия) рекомендуется стационарное лечение.

Нас каждый день окружает масса предметов, и мы не знаем, как они влияют на наш организм. Возможно, влияние компьютера, мобильного телефона или микроволновой печи настолько ужасающе, что мы и представить себе не можем?

Как это выяснить, кто даст достоверные сведения, говорят ли научные исследования правду?

Опасения на счет того, что возможны долговременные последствия для здоровья от радиочастотных сигналов антенн базовых станций и локальных беспроводных сетей на весь организм человека оправданы.

Сегодня единственным подтвержденным последствием воздействия на человека радиочастотных (РЧ) полей есть повышение температуры тела при воздействии таковых крайне высокой напряженности, которые существуют лишь на некоторых промышленных предприятиях.

Это касается, к примеру, полей, излучаемых РЧ нагревателями. Уровень воздействия РЧ сигналов беспроводных сетей и базовых станций так низка, что температура тела повышается незначительно и данные процессы не влияют на здоровье человека.

Мощность РЧ полей быстро уменьшается по мере удаления от источника. В местах, где сигналы могут превышать допустимые нормами уровни, доступ к антеннам станций ограничен.

Уровни воздействия РЧ сигналов базовых станций и беспроводных технологий в общественных местах, включая школы и магазины, как правило, во много раз ниже международных норм. В то время, как большинство радиотехнологий используют аналоговые сигналы, в основе современных беспроводных телекоммуникаций лежит цифровая передача.

Исследования на сегодня не выяснили каких-либо угроз для здоровья, связанных с различными РЧ. Было проведено только несколько исследований в области общих последствий для здоровья в результате воздействия РЧ полей, которые создаются базовыми станциями.

Это связано с тем, что сложно отличить возможные последствия воздействия очень низких сигналов, которые воспроизводятся базовыми станциями, от последствий воздействия других более сильных РЧ сигналов в окружающей среде.

Исследования мозговых волн, поведения и восприятия людей и животных после воздействия РЧ полей, таких, как, например, создаваемые мобильными телефонами, не выявили неблагоприятных последствий. Хотя некоторые люди утверждают, что мобильные телефоны очень радиоактивны и способны нанести необратимый ущерб человеку.

Кто-то говорит, что у них проявлялись неспецифические симптомы при воздействии РЧ полей при пользовании также другими приборами с электромагнитными полями. Однако все фактические данные, которые имеются на сегодняшний день, свидетельствуют о том, что воздействие радиочастотных сигналов, испускаемых базовыми станциями, не приводит к каким-либо неблагоприятным кратко - или долговременным последствиям для здоровья.

Считается, что от воздействия беспроводных сетей, у которых сигналы более низкой интенсивности, нет каких-либо неблагоприятных и плохо влияющих на иммунитет последствий. СМИ зачастую порождает множество сомнений и ошибочных мнений по поводу различных ситуаций, вещей и происшествий.

Они создают чувство неопределенности по поводу того, что могут существовать неизвестные или скрытые опасности. Вследствие этого некоторые люди думают, что РЧ сигналы несут возможные и даже значительные последствия.


Нормы электромагнитного излучения бытовых приборов:

Нормы электромагнитного излучения бытовых приборовЭлектрооборудование: Расстояние: Нормы излучения на 30 ммНормы излучения на 1 м Телевизоры25 - 5000.1 - 0.5Микроволновая печь750 - 20002.5 - 6Фен60 - 20 0000.1 - 3Холодильник5 - 17менее 0.1Бритва150 - 15 0000.1 - 3Стиральная машина8 - 5000.1 - 1.5Пылесос2000 - 80001.3 - 20Настольная лампа400 - 40000.2 - 2.5Единица измерения мГс

*в частотном диапазоне 30 - 400 Гц


Задачи


Задача1. В машинном зале резервной электростанции предприятия установлены три дизель-генераторные установки с одинаковым уровнем шума, указанным в таблице (107дБ). Определить их суммарный уровень звукового давления на рабочем месте.

РЕШЕНИЕ.

При наличии одинаковых источников шума суммарный уровень его громкости в равноудаленной от источников точке, т.е. каждый в отдельности создает на рабочем месте одинаковый уровень звукового давления и определяется по формуле:


L=L1+10*lg (n) (дБ), где


L1-уровень шума одного источника (107дБ); n-число источников шума: 3.


L=107+10*lg (3) =107+4,77=111,77дБ.


Задача 2. Уровень звукового давления передвижной дизель-генераторной электростанции, работающей на открытой площадке на расстоянии 1м от электростанции, равен 112дБ. Определить уровень звукового давления у стен жилых домов, расположенных на расстоянии 150м.

РЕШЕНИЕ.

Если известен уровень звукового давления L1 (112дБ) на расстоянии r1 (1м) от источника шума, то уровень звукового давления L2на расстоянии r2 (150м) будет вычисляться по формуле:


L2=L1-20*lg (r2/r1) =112-20*lg (150/1) =112-20*2,18=68,4дБ.


Задача 3. В монтажном цехе с объемом помещения V=8000м3 производится пайка и лужение мягким припоем ПОС-40. За 1час работы расходуется 1кг припоя, в состав которого входит 0,6кг свинца. При пайке и лужении испаряется количество припоя 0,9%. Определить количество воздуха, которое необходимо ввести в помещение, чтобы концентрация паров свинца не превышала допустимую по санитарным нормам величину. Содержание паров свинца в наружном воздухе равно нулю.

РЕШЕНИЕ.

Содержание вредных веществ в воздухе рабочей зоны не должно превышать установленных пределов допустимой концентрации (ПДК) этих веществ. В соответствии с ГОСТ 12.1.007-76 "Вредные вещества. Классификация и общие требования безопасности" все вредные вещества по степени воздействия на организм человека подразделяют на четыре класса опасности. Свинец относится к первому классу - чрезвычайно опасные вещества, ПДК которых в воздухе не должно превышать 0,1мг/мз.

Допуская, что вредные вещества выделяются равномерно по помещению и при длительной работе вентиляции изменения их содержания не происходит, объем подаваемого в единицу времени в помещение свежего воздуха (м3/ч) можно рассчитать по формуле:

=G/ (СПДКПР), где

- масса вредного вещества (свинца), выделяющегося в производственном помещении в единицу времени, мг/час; СПДК-ПДК удаляемого вещества, мг/м3 (для свинца это 0,1мг/м3). СПР-концентрация токсичного вещества в приточном воздухе, которая не должна превышать 30% от ПДК (иначе будет нарушение санитарных норм). По условию задачи СПР=0, тогда V=G/СПДК.

По условию задачи 1кг припоя содержит 0,6кг свинца. Припоя испаряется за 1час 0,9%, а в воздух за 1час перейдет свинца 0,6*0,4/100%=0,0024кг, таким образом G=2400мг/ч.

=G/СПДК=2400/0,1=24000м3/ч.


Задача4. Определить величину тока, протекающего через тело человека и через сердце, при прикосновении его правой рукой (путь тока правая рука-ноги) к оголенному проводу трехфазной сети: а) с глухо-заземленной нейтралью (ГЗН); б) с изолированной нейтралью (ИН). Напряжение питающего трансформатора U=380/220В. Дополнительные данные для расчета приведены в таблице. При решении задачи нужно привести электрические принципиальные схемы. Расчет сопровождать пояснениями. Следует учесть, что обе схемы работают в нормальном режиме (при отсутствии замыканий фаз на землю). Сделать вывод о целесообразности применения каждой из схем с точки зрения безопасной эксплуатации.


Сопротивление человека, кОм1,05Сопротивление пола, кОм3,0Сопротивление изоляции, кОм900Сопротивление обуви, кОм1,0Сопротивление рабочего заземления для сети с ГЗН, Ом 7,0

РЕШЕНИЕ.

Существенное влияние на исход поражения электрическим током оказывает путь его прохождения в теле человека ("петля" тока). В специальной литературе описано 15 путей, однако наиболее вероятные пути протекания тока таковы: рука-рука (до 40%), правая рука-ноги (до 20%), нога-нога. В этом случае через сердце человека протекает от 0,4 до 7% общего тока.

Пороговый ощутимый ток - значения тока, при котором он ощущается. Для переменного тока промышленной частоты это значение принято считать равным 15-20мА. Предельно допустимая сила тока в зависимости от времени воздействия представлена в таблице 1, а характер влияния переменного тока в зависимости от силы - в таблице 2.


Таблица 1

Время действия тока, с0,20,30,50,71,0Допустимый ток, мА2801851007565

В настоящее время за величину тока, вызывающую смертельный исход, принят ток в 100мА, действующий на человека более 1-2с.


Таблица 2

Сила переменного тока, мАХарактер влияниядо 1Не ощущается1…8Ощущения безболезненны8…15Ощущения болезненны20…50Ощущения тока очень болезненны50…100Возможна фибрилляция сердца100…200Остановка сердца

а) При однофазном включении человека в четырех проводную сеть трехфазного тока с глухо-заземленной нейтралью (ГЗН), он попадает под напряжение, которое в 1,73 раза меньше фазового, и подвергается воздействию тока, величина которого определяется величиной фазового напряжения установки и сопротивления тела человека.


Рисунок 1. Схема однофазного включения человека в четырех проводную сеть трехфазного тока с глухо-заземленной нейтралью.


Таким образом, в четырех проводной сети трехфазного тока с ГЗН, проходящего через тело человека, включается сопротивление тела самого человека, а также сопротивления пола, обуви и заземления нейтрали источника тока (трансформатора и т.п.). При этом величина тока (I, А) будет равна:


,


где UF-фазовое напряжение, В; R0; RН; RFl; RS-сопротивления заземления нейтрали, тела человека, пола, на котором находится человек и обуви человека соответственно, Ом.

Рассмотрим два случая:

. Случай с неблагоприятными условиями.

Человек, прикоснувшийся к одной фазе, находится на сыром грунте или токопроводящем (металлическом) полу, его обувь сырая или имеет металлические гвозди. В соответствии с этим принимаем сопротивления: заземления нейтрали R0=7 Ом (по условию задачи), тела человека RH=1050 Ом (по условию задачи), пола RFl=0 и обуви RS=0. Фазовое напряжение UF=380 и 220В.

В этом случае ток проходит через человека по пути правая рука-ноги или рука-рука. В таких сетях проводимость изоляции и емкостная проводимость проводов относительно земли малы, по сравнению с проводимостью заземления нейтрали, поэтому при определении силы тока, проходящего через тело человека, касающегося фазы цепи, ими можно пренебречь. Пренебрегая так же очень маленьким сопротивлением рабочего заземления нейтрали (R0?7 Ом) по сравнению с сопротивлением человека (RН=1050 Ом), без большой ошибки можно считать, что при прикосновении к одной из фаз четырех проводной трехфазной сети с ГЗМ, человек оказывается практически под фазовым напряжением, а ток, проходящий через него, равен частному от деления UF на 1,73RH: I=UL/1,73*RЧ.


;


Токи вызывают остановку сердца (табл.2).

. Случай с благоприятными условиями.

Человек находится на деревянном сухом полу сопротивлением RFl=3000Ом (по условию задачи), имеет на ногах сухую непроводящую (резиновую) обувь сопротивлением RS=1000Ом (по условию задачи). Тогда через тело человека пройдет ток:


;


Токи являются неотпускающими (ощущения очень болезненны - табл.2), и при длительном прохождении вызывают нарушение работы легких, что может привести к смерти.

б) При однофазном включении человека в четырех проводную сеть трехфазного токас изолированной нейтральюой сети (ИН) ток, протекающий через тело человека, возвращается к источнику тока через изоляцию проводов, имеющих большое сопротивление (рис.2).


Рисунок 2. Схема однофазного включения человека в сеть четырех проводного трехфазного тока с изолированной нейтралью.


В этом случае величину тока (I, А), протекающего через тело человека, можно вычислить по формуле:


,


где UF-фазовое напряжение, В; R0; RH; RFl; RS-сопротивления изоляции, тела человека, пола, на котором находится человек и обуви человека соответственно, Ом.

Также имеем два случая включения.

. Случай с неблагоприятными условиями.

Пол, на котором находится человек, и его обувь токопроводящие, следовательно, как и в первом случае RFl=0 и RS=0. Сопротивление изоляции R0=900000Ом. Фазовое напряжение UF=380 и 220В.


.


Эти токи являются длительно допустимыми для человека (неощутимы - табл. 2).

. Случай с благоприятными условиями.

Человек находится на деревянном сухом полу и имеет на ногах сухую непроводящую (резиновую) обувь. Тогда через тело человека пройдет ток:



Эти токи так же являются длительно допустимыми для человека (неощутимы).

ВЫВОД.

1. Расчеты показывают, что в сети с изолированной нейтралью величина тока, протекающего через тело человека, будет намного ниже чем в сети с глухо-заземленной нейтралью.

. В случае с благоприятными условиями, если человек находится на сухом деревянном полу и обут в резиновую или токонепроводящую обувь, то его безопасность обеспечивается больше. Так для электрических цепей с глухо-заземленной нейтралью для благоприятных условий ток, проходящей через тело человека почти в 5 раз меньше, чем для этих же цепей, но в неблагоприятных условиях.

Для цепей с изолированной нейтралью величина токов благоприятных и неблагоприятных условиях практически одинакова.

Задача 5. Определить напряжение шага, под которым может оказаться человек. Величина шага человека а=1м. Необходимые данные указаны в таблице. При решении задачи необходимо уяснить, как действует напряжение шага на человека и его последствия. Решение вести со схемой и графиками растекания токов в земле.


Расстояние от провода, м4,5Ток замыкания на землю, А98Вид грунтаСупесь

РЕШЕНИЕ.

Под напряжением шага понимают разность потенциалов по поверхности земли между точками контакта ног человека. Оно возникает при неисправностях, связанных с обрывом высоковольтного провода. В цепях электрических сетей с глухо-заземленной нейтралью представляет наибольшую опасность потому, что существующие на линии защиты при такой схеме соединения могут попросту не заметить возникшее подобное повреждение для быстро его отключения.


Рисунок. Графическая схема растекания токов в земле с привязкой к реальному объекту


Условия создания цепи. В месте контакта с землей от оборванного провода с высоким потенциалом возникает электрический ток, который растекается в глубину земли и одновременно концентрическими кругами в стороны по земной поверхности. Учитывая, что земля обладает определенной величиной электрического сопротивления, получаем уменьшение значения тока при удалении от места замыкания оторванной фазы.

Шаговое напряжение может появиться около короткозамыкателей воздушных ЛЭП, установленных на подстанциях в момент стеканиях токов через них при аварийном коротком замыкании.

На контактных точках с различным удалением от оборванного провода создается напряжение (рисунок). Величина его зависит от следующих факторов:

величины мощности и напряжения высоковольтной линии;

состава, состояния грунта и его удельного сопротивления, влияющего на силу протекающего тока;

расстояния контактных мест.

Способы расчета. Значение шагового напряжения USTEP вычисляют по формуле:


USTEP=I*?*a/ [2??*х* (х+a)],


где I-ток замыкания на землю (I=98А); ?-удельное сопротивление поверхности земли (супесь 150 Ом-м - по таблицам справочника); х - удаление от места контакта провода (х=4,5м); а - длина шага (а=1м):


USTEP=98*150*1/ [2*3,14*4,5* (4,5+1)] =94,6В.


Возможные последствия и действия по их устранению. Человек, оказавшийся в зоне действия шагового напряжения, испытывает судороги с непроизвольными сокращениями мышц от проходящего через его ноги электрического тока. Пострадавший должен четко представлять существующую опасность.

Надо сдвинуть ноги и по возможности быстрее удалиться на безопасное расстояние. Для передвижения используется способ так называемого "гусиного шага, когда поочередно подошвы стоп сдвигаются без отрыва от земли на половину расстояния стопы. Второй способ передвижения в опасной зоне: короткие прыжки со сдвоенными ногами.

Нельзя падать и ложиться на землю ни в коем случае. Действующая разность потенциалов между крайними точками тела, контактирующими с землей, резко возрастет, что может стать причиной серьезных травм и даже летального исхода. По этой же причине, шаговое напряжение особенно опасно для крупного скота: лошадей и коров, которые чаще всего погибают при подобных ситуациях.

Увеличению шагового напряжения способствуют:

промокшая обувь;

пот;

мокрая одежда;

влажный грунт.

При неблагоприятных обстоятельствах опасность поражения возникает при разностях потенциалов всего лишь в несколько десятков вольт. Поэтому расчетное напряжение 94,6 В может быть опасным для жизни человека.

Задача 6. Определить величину емкостного тока, проходящего через тело человека, прикоснувшегося к одной из фаз трехфазной системы с большой емкостью. Емкость кабеля по отношению к земле С=2*10-7Ф/км. Напряжение кабельной сети U=6000В. Другие данные приведены в таблице. Решение провести при сопротивлении изоляции относительно земли r1=r2=r3=?.


Сопротивление человека, кОм1,9Длина кабеля, км2,9

РЕШЕНИЕ. В общем случае величина тока, проходящего через тело человека, прикоснувшегося к одной из фаз трех проводной трехфазной системы (для четырех проводной трехфазной системы см задачу-4), определяется по формуле:


,


В нашем случае, когда емкость сети велика, а проводимость изоляции незначительна, т.е. r~?, что обычно имеет место в кабельных сетях, то ток, проходящий через тело человека можно оценить по формуле:


,


где UF-напряжение кабельной сети, 6000В; RН-сопротивление тела человека, 1900Ом; ?С=1/ (?*C) - реактивное сопротивление емкости, Ом; ?=2?F-угловая частота переменного тока; F-частота тока, 50Гц: С-емкость фазы по отношению к земле, С=2*10-7Ф/км:

?С=1/ (2*3,14*50*2,9*10-7) =11000Ом.


,


Этот ток смертельно опасен для жизни.

Таким образом, при значительной емкости сети, которая имеет место в разветвленных и протяженных кабельных сетях, величина тока, протекающего через тело человека, может оказаться опасной для жизни. В таких случаях электрические системы с изолированной нейтралью в отношении безопасности полностью теряют преимущества перед системами с глухо-заземленной нейтралью, и их следует рассматривать как равноценные.

Задача7. Человек прикоснулся к одной фазе трехфазной трехпроводной сети напряжением 380В с изолированной нейтралью в тот период, когда другая фаза была замкнута на землю через сопротивление. Сопротивление изоляции фаз относительно земли равны r1=r2=r3=10000Ом. Емкости относительно земли также все равны земли С1=С2=С3=0,1мкФ. Определить величину тока, проходящего через человека и напряжение прикосновения. Необходимые данные приведены в таблице. Сделать вывод.


Сопротивление замыкания, Ом30Сопротивление человека, Ом1300

РЕШЕНИЕ.

В общем случае формула для расчета величину тока, проходящего через тело человека, для трех проводной трехфазной сети напряжением 380В с изолированной нейтралью имеет следующий вид:


,


где Y0=g0+jb0 - полная проводимость нейтрали; Y=g+jb-полная проводимость фаз; GН=1/RН - проводимость тела человека.

Могут быть два случая: сеть исправлена (нормальный режим работы) или сеть не исправлена (аварийный режим работы). Рассмотрим эти два случая.

Трех проводная трехфазная сеть с изолированной нейтралью в нормальном режиме. В этом случае Y0=0, т.е. нейтраль отсутствует или не связана с землей:


,


где Z-изолирующий фактор.

Из этой формулы следует, что ток, протекающий через тело человека тем меньше, чем больше Z, т.е. чем лучше изоляция.

Частные случаи:

а) Короткие воздушные линии, емкость которых невелика (С?0,1мкФ) и можно принять Z=rI.


.


Если же это кабельные сети, то емкостью пренебрегать нельзя.

б) Разветвленные сети с большим числом потребителей, имеют емкость С>0,1мкФ на фазу и малое rI. В этом случае Z<<RН, при этом и ток, проходящий через человека будет равен: IН=UF/RН. Т.е. роль rI заметно теряется.

В нашем случае: емкости в цепи небольшие (С=0,1мкФ), а сопротивления изоляции фаз значительные (rI=10кОм). Поэтому расчет силы тока, протекающего через тело человека, будем вести по формуле из пункта а:


.


Этот ток опасен для жизни (возможна фибрилляция сердца).

Трех проводная трехфазная сеть с изолированной нейтралью в аварийном режиме. При аварийном режиме работы сети, т.е. когда возникло замыкание одной из фаз на землю через малое сопротивление (rЕ=30Ом), ток, проходящий через человека, будет равен:


,


а напряжение прикосновения:


.


Примем во внимание тот факт, что rЕ<<RH, тогда


.


Этот ток смертелен.


.


Напряжение прикосновения в 1,73 раза больше фазового.

ВЫВОДЫ.

1. В нормальном режиме для случая трех проводной трехфазной электрической цепи, чем лучше качество изоляции, тем меньше ток, протекающий через тело человека.

. В аварийном режиме при прикосновении человека к исправной фазе напряжение прикосновения в 1,73 раза больше фазового. Защитная роль изоляции исчезает.

Список литературы


1. Безопасность жизнедеятельности: Краткий консп. лекций для студентов всех специальностей / Под ред.О.Н. Русака.Л., 2004.

. Белов С.В., Морозова Л.Л., Сивков В.П. Безопасность жизнедеятельности. Часть 1,2. М., 2007 3. Русак О.Н., Малаян К.Р., Занько Н.Г. Безопасность жизнедеятельности: Учебное пособие. СПб: Лань, 2000.

. Крюков Е.В., Сафронов В.И. Вредные и опасные производственные факторы. Учебное пособие. Чита, 2004.

. Крюков Е.В., Сафронов В.И., Романова Н.П. Безопасность жизнедеятельности. Теоретические основы БЖД. Учебное пособие. Чита, 2002.

. Воронов Е.Т., Браунер Е.Н., Воронов Д.Е., Пестов В.М. Чрезвычайные ситуации мирного времени. Учебное пособие. Чита, 2003.

. Безопасность жизнедеятельности: учебное пособие / кол. авторов; под ред. д-ра техн. наук, проф.А.И. Сидорова. - М.: КНОРУС, 2009.


Теги: Основные задачи эргономики  Контрольная работа  Безопасность жизнедеятельности
Просмотров: 37730
Найти в Wikkipedia статьи с фразой: Основные задачи эргономики
Назад