Починаючи з другої половини 19 століття, розвиток електричних машин (динамо і генераторів змінного струму), здатних перетворювати механічну енергію в електричну, дало можливість працювати з дуже високими рівнями потужності, раніше немислимими. Швидко електрична енергія була впроваджена у промисловість, комунікації, освітлення та побутове використання, що підкреслило необхідність вивчення небезпеки, яку вона може становити для живих істот, та розробки практик та правил, які гарантували б безпеку користувача. Далі ми розглянемо ці теми.
Електричні величини
В електротехніці для коректної характеристики електричного кола та його властивостей потрібно кілька основних величин. Не заглиблюючись у всі з них, ми представимо основні аспекти розглянутої теми на основі трьох найбільш відомих широкій публіці: напруженості, напруженості та опору. .
Напруга, Також називається "різниця потенціалів" і більш звично "напруга" пов'язана з працездатністю, яку може виконувати електричний заряд. Використовуючи гідравлічне порівняння, це буде тиск води через насос або різницю в рівні. Одиниця називається Вольт (V), і для довідки слід сказати, що елемент або батарея мають напругу від 1 до декількох десятків вольт, внутрішня мережа електроживлення працює при 230/400 В, а повітряна лінія електропередачі працює від 11000 до 400000 вольт.
Інтенсивність це кількість електрики "електричний заряд" що циркулює через один провідник за одиницю часу. У гідравліці це буде потік, м 3 в секунду, які проходять через трубу. Одиниця називається Ампера (ДО) і, як приклад, можна сказати, що побутова електрична плита споживає приблизно від 4 до 8 ампер. Вираз слід виділити що циркулює оскільки щодо інтенсивності часто помиляються, говорячи про “вилку, вимикач тощо. 10 А ”. Ну, реальна інтенсивність у побутових додатках може становити від 0 А - якщо нічого не підключено - до тисяч ампер, якщо підключений пристрій несправний або має коротке замикання. Цифра, вказана на самому пристрої, - це максимальна інтенсивність, що застосовується постійно для опалення його, а не фактичної інтенсивності в будь-який час.
Опір Це міра ступеня складності, яку пропонує тіло для циркуляції через нього електричного струму. У гідравліці це буде еквівалентно складності проходження води через трубу відповідно до її діаметра та довжини. Одиниця вимірювання - Ом (Ω), який визначається як опір, що дозволяє пройти 1 А при різниці потенціалів 1 В. Щоб правильно говорити, слід звернутися до більш загальної концепції імпедансу (особливо при змінному струмі), але по суті резистивної природи людини кузов дозволяє зробити спрощення.
Ці три величини не є незалежними одна від одної. Вважається, що опір не є основною величиною, але він розраховується на основі напруги та інтенсивності з використанням відомого закону Ома:
Р. (Ω) = І(вольт) /Я(ДО)
Подібно як кран дозволяє змінювати потік води, яка проходить через трубу, також можливо, що електричний опір змінюється в залежності від тіла людини і залежить від поверхонь контакту, стану вологи шкіри та інших. обставини. Це слід ретельно продумати, розглядаючи можливі наслідки ураження електричним струмом.
Вплив електрики на організм людини
Коли будь-яка частина або частини людського тіла стикаються з двома точками або предметами, між якими існує різниця потенціалів (напруга), через тіло встановлюється електричний струм, який може спричинити дуже різні наслідки - від легкого лоскотання до смерті, через скорочення м’язів, дистрес або зупинку дихання, падіння, опіки, фібриляція шлуночків та зупинка серця. Це відоме як ураження електричним струмом.
Електричний удар може статися при торканні предметів під напругою, таких як оголені металеві кабелі або прутки (прямий контакт), або звичайно нешкідливі предмети, напруга яких обумовлена несправностями та дефектами ізоляції (непрямий контакт).
Трифазна схема мережі
Щоб зрозуміти процес, необхідно зазначити, що розподільна мережа низької напруги - та, яка потрапляє в наші будинки, офіси, комерційні приміщення тощо - є трифазною, а нейтраль підключена до землі.
З наведеної діаграми можна зробити висновок, що якщо людина контактує з однією з фаз L1, L2, L3 і ноги спираються на землю (або торкається металевої маси, труби тощо, що забезпечує хороший контакт з заземлення) ланцюг буде замкнутий, встановлюючи струм, який перетинатиме ваше тіло, створюючи удар. Те саме трапиться, якщо торкнутися металевого корпусу приладу, який має дефекти ізоляції.
Факторами, що визначають тяжкість травм, є:
Тип струму, безперервна (елементи та батареї) або змінна (мережа).
Взагалі, змінний струм низької частоти (50 - 60 Гц), який розподіляється через мережу, може бути в 3 або 5 разів небезпечнішим за постійний струм. Оскільки це тип струму, на який ми зазвичай схильні в будинках, приміщеннях, магазинах, офісах тощо, ми зосередимося на ризиках, пов’язаних із чергуванням.
Інтенсивність та час.
Загалом, чим більша інтенсивність та/або час, протягом якого струм циркулює по нашому тілу, тим серйозніші наслідки. У наступній таблиці наведені ефекти, що виникають у залежності від інтенсивності та часу експозиції у дорослої людини вагою більше 50 кг, якщо припустити, що точки контакту - це дві кінцівки.
Визначення використовуваних термінів:
Поріг сприйняття: Мінімальне значення інтенсивності, яке викликає відчуття у людини.
Поріг реакції: Мінімальний струм, що викликає скорочення м’язів.
Не опускайте поріг: Максимальне значення інтенсивності, за яку людина може випустити деякі електроди, що викликають проходження струму. При змінному струмі це значення вважається 10 мА для будь-якого часу впливу.
Поріг фібриляції шлуночків: Мінімальне значення інтенсивності, яке може спричинити фібриляцію шлуночків. Він істотно зменшується, коли тривалість проходження струму продовжується за один серцевий цикл. Це головна причина смерті внаслідок аварій на електриці.
Напруга і опір
Напруга (напруга) сама по собі не небезпечна, але, згідно із законом Ома, вона викликає проходження струму, ефекти якого вже були описані і величина якого також залежить від опору.
Контактна напруга, яка полягає в тому, що існує в точці контакту до її виникнення, легко оцінити або розрахувати. У випадку установок низької напруги (побутових або промислових), в Європі це, як правило, 230 В, якщо контакт знаходиться між фазою та нейтраллю (або між фазою та землею), що є найбільш частим випадком, і 400 В, якщо є грати дві фази одночасно.
Проблема полягає у визначенні величини резистентності, оскільки це, у випадку людського організму, залежить не лише від зовнішніх або екологічних умов (ступінь вологості шкіри, контактний тиск, стан епідермісу та площа контакту тощо). а також значення напруги. Отже, ми могли б сказати, що сила струму вдвічі залежить від напруги, встановлюючи між ними прямо пропорційний зв’язок за законом Ома та залежність від опору, який з’являється в знаменнику згаданого закону.
Беручи за орієнтир опір однієї руки до іншої в умовах сухої шкіри, змінний струм на частоті мережі (50 Гц) і контактну поверхню від 50 до 100 см два, NTP 400 Національного інституту безпеки та гігієни при роботі встановлює такі значення опору (більш правильного імпедансу) людського тіла.
Як бачимо, у випадку внутрішньої мережі 230 В 5% населення мали б опір менше або дорівнювати 1000 Ом, 50% не перевищували 1350 Ом, а 95% мали б значення, рівне або менше ніж 2125 Ом. Очевидно, що найгірший випадок відповідає 1000 Ом, що призведе до пропускання струму 230 мА, наслідки якого можуть бути фатальними.
Шлях течії
Тяжкість аварії залежить від шляху проходження струму через тіло. Довга траєкторія, в принципі, буде мати більший опір, дозволяючи проходити меншу інтенсивність, але якщо вона проходить через такі життєво важливі органи, як серце, легені, печінка тощо, це може спричинити набагато серйозніші травми. Найнебезпечнішими є шляхи, які впливають на голову (пошкодження мозку) або грудну клітку (зупинка кардіореспіратора).
Значення інтенсивності та часу, відображені в "Таблиці фізіологічних ефектів", відповідають шляху "ліва рука - дві ноги". Для інших шляхів повинен застосовуватися поправочний коефіцієнт F називається "фактор серцевого струму"Що дозволяє обчислити еквівалентність ризику струмів, які перетинають тіло, рухаючись іншими шляхами.
Еквівалентна інтенсивність задається формулою:
де япосилання інтенсивність, що відповідає шляху лівої руки - два фути і F фактор серцевого струму.
Серцевий струм "F"
Захист від електричних ризиків
Питання захисту від електричних ризиків є складним і типовим для фахівців через велику кількість змінних та обставин, які слід враховувати. Тому, на додаток до рекомендування великих доз розсудливості та здорового глузду, ми обмежимося висвітленням важливості трьох елементів, які повинні бути частиною з'єднання для того, щоб установка отримала дозвіл.
Перемикач управління живленням. (ICP)
Це важливий елемент безпеки для запобігання пожежам та іншим аваріям, який повинен утримуватися в ідеальному стані і не повинен перекриватися або замінюватися більшим калібром, якщо його часто відключають. У цьому випадку вам доведеться проконсультуватися з фахівцем та/або компанією, що постачає
Диференціальний перемикач (ID)
Диференціальний перемикач, який часто називають просто диференціал, Його місія полягає у відключенні джерела живлення всіх приймаючих елементів, що слідують за перемикачем, при виявленні витоку струму на землю інтенсивністю більше номінальної 30 мА. Крім того, через вплив часу та струму на фізіологічні ефекти, ви повинні робити це із затримкою менше 0,2 с для номінального струму та 0,1 с для подвійного струму. Його правильне функціонування є надзвичайно важливим, тому його ніколи не слід вилучати чи блокувати будь-яким чином. Навпаки, юридично доступна тестова кнопка, яку потрібно періодично вмикати, щоб перевірити її справний стан.
Біполярний диференціальний перемикач
Наявність диференціального перемикача не звільняє від моніторингу та обслуговування електроустановки, оскільки, крім іншого, виявляючи струм, який йде на землю, захищає від найчастіших контактів між фазою та землею (контакт з ногами), але це зовсім не захищає від одночасного контакту з двома фазами (промислові лінії та приймачі), оскільки в цьому випадку жоден струм не веде на землю.
Заземлення
Заземлення має важливе значення для уникнення аварій через непрямий контакт і може складатися із закопаної мідної пластини або списа, забитих у землю. Розетка повинна бути підключена до кабелю, який, проходячи всю установку, підключається, в свою чергу, до корпусів або точок підключення всіх приймачів, стаціонарних чи мобільних. У разі втрати ізоляції через неї проходить струм витоку, і через низький опір заземлювального контакту напруга контакту при торканні пристрою дуже низька. Якщо струм перевищує 30 мА, перемикач диференціала спрацьовує і відключає подачу на всі пошкоджені лінії. У разі повної несправності ізоляції між фазою і землею виникає пряме коротке замикання, яке, крім того, що викликає втручання диференціального вимикача, викликає негайне втручання ІСП через високе значення струму короткого замикання.
Заземлення списам
Примітка: Елементи перемикання були описані відповідно до класичної електромеханічної моделі, оскільки вона є найбільш використовуваною дотепер і в той же час простішою для розуміння з точки зору принципу її роботи. Однак слід зазначити, що великий і швидкий прогрес електронних компонентів - а також їх тенденція до зниження витрат через масове виробництво - спричинює появу рівноцінних пристроїв на основі електронних рішень, і ця тенденція видається незворотною. Крім того, відносно легко інтегрувати кілька функцій в одному пристрої, зменшуючи вагу та простір і, звичайно, робочу силу.
Що слід зберегти з пояснень згаданих пунктів? Ну, виключно його захисні функції: коротке замикання, тривалі перевантаження та погіршення ізоляції, які викликають струми несправності. Суть - функція (пристроїв для захисту від несправностей набагато більше), другорядна річ - це технологія.