Міністерство освіти і науки України

Івано-Франківський національний технічний університет нафти і газу

Кафедра безпеки життєдіяльності

Калічак О.В., Мандрик О.М.

ЕЛЕКТРОБЕЗПЕКА

Лабораторний практикум

Для студентів спеціальностей:”Охорона праці в гірничому та нафтовому виробництві” та ”Електротехнічні системи електропостачання”

м.Івано-Франківськ

2003

МВ 02070855-1143-2003

Калічак О. В.,Мандрик О.М. Електробезпека:Лабораторний практикум.-Івано-Франківськ: Факел,2003-36с.

Лабораторний практикум призначений для систематизації підготовки студентів при виконанні навчальних експериментальних робіт в лабораторіях кафедри безпеки життєдіяльності.В практикум входять чотири лабораторні роботи, кожна з яких містить короткі теоретичні матеріали, довідкові дані і методики необхідних розрахунків.Даний практикум призначений для самостійної роботи студентів спеціальностей:”Охорона праці в гірничому та нафтовому виробництві” та ” Електротехнічні системи електропостачання” при вивченні курсу ” Електробезпека”

Рецензент доктор технічних наук,

професор кафедри безпеки

життєдіяльностіІФНТУНГ Я.М. Семчук

Голова навчально-методичного

об’єднання спеціальності Я.С. Коцкулич

Завідувач кафедри безпеки

життєдіяльності Я.М. Семчук

Член експертно-рецензійної

комісії університету Я. Когуч

Нормо контролер О.Г. Гургула

Коректор Н.Ф. Будуйкевич

Дане видання – власність ІФНТУНГ.

Забороняється тиражування та розповсюдження.

Зміст

Лабораторна робота №1

“Дослідження електричного опору людини”.......................................................................4

Лабораторна робота №2

“Дослідження характеристик плавких вставок запобіжників”........................................................................................................................13

Лабораторна робота №3

“Дослідження виникнення крокової напруги”...................................................................20

Лабораторна робота №4

“Вимірювання і розрахунок опору розтікання струму в землі заземляючих пристроїв”..............................................................................................................................26

МВ 02070855-1143-2003

Калічак О. В.,Мандрик О.М. Електробезпека:Лабораторний практикум.-Івано-Франківськ: Факел,2003-36с.

Лабораторний практикум складений згідно з програмоюкурсу “Електробезпека гірничого та нафтового виробництва” для спеціальностей:”Охорона праці в гірничому та нафтовому виробництві” та ” Електротехнічні системи електропостачання”

Рецензент доктор технічних наук,

професор кафедри безпеки

життєдіяльності Я.М. Семчук

Дане видання – власність ІФНТУНГ.

Забороняється тиражування та розповсюдження.

Лабораторна робота №1

“Дослідження електричного опору людини”

Мета роботи: дослідження параметрів опору тіла людини, що визначає струм, який проходить через нього в електричному колі.

1.Теоретичні відомості

Статистика електротравматизму показує, що смертельне ураження електричним струмом складає близько 16% від загального числа нещасних випадків з летальним кінцем. Нещасних випадків в електроустановках напругою до 1000 В приблизно в 3 рази більше, ніж в електроустановках напругою вище 1000 В. Причому із загальної кількості смертельних електротравм 2,5% припадає на електроустановки напругою до 90 В.

При проходженні через організм людини електричний струм спричиняє термічну, електролітичну і біологічну дію. Термічна дія проявляється в опіках зовнішніх і внутрішніх ділянок тіла, електролітична – в розкладі крові та іншої органічної рідини тіла, біологічна – в подразненні та збудженні живих тканин організму, що може супроводжуватися судомним скороченням м’язів, а також м’язів серця і легенів. При цьому порушується кровообіг і робота органів дихання або ж повністю припиняється їх діяльність.

В результаті дії електричного струму виникає два види ураження: електричні травми і електричні удари.

Електричні травми – це чітко виражені місцеві пошкодження тканин організму. Розрізняють наступні електричні травми: електричні опіки, електричні знаки, металізація шкіри і механічні пошкодження.

Електричні опіки виникають або безпосередньо від проходження електричного струму в результаті тепла, що виділяється на різних ділянках тіла, або в результаті дії електричної дуги.

Електричні знаки представляють собою чітко виражені плями сірого чи блідо-жовтого кольору на поверхні тіла людини, що зазнала дію струму.

Металізація шкіри – це проникнення в верхні шари шкіри найменших частинок металу, що розплавився під дією електричної дуги.

Механічні пошкодження є результатом різких невимушених судомних скорочень м’язів під дією струму, що проходить через людину. В результаті можуть виникнути розриви шкіри, зв’язок, кровоносних судин і нервових тканин, а також вивихи суглобів і навіть переломи кісток.

Електричні удари – це збудження живих тканин організму електричним струмом, що проходить через нього, і що супроводжуєтьсґ невимушеним скороченням м’язів.

В залежності від результату дії струму на організм, електричні удари можна умовно поділити на наступні три ступені:

І- судомне скорочення м’язів без втрати свідомості;

ІІ- судомне скорочення м’язів із втратою свідомості, але із збереженням дихання і роботи серця;

ІІІ- втрата свідомості і порушення серцевої діяльності або дихання (або ж того і іншого разом).

Результат ураження електричним струмом залежить від струму, що проходить через людину, тривалості його дії, шляхів проходження струму в тілі людини, роду і частоти струму, а також від індивідуальних особливостей людини.

Струм, що проходитьчерез людину – основний фактор, що обумовлює результат ураження.

Опір тіла людини і прикладена до нього напруга також впливають на результат ураження, але тільки тому що вони визначають струм, що проходить через людину.

Тіло людини є провідником електричного струму. При цьому різні ділянки тіла чинять різний опір струму: шкіра, кістки, жирова тканина – більший, а м’язова тканина, кров і особливо спинний та головний мозок – менший. Питомі об’ємні опори окремих ділянок тіла приведені в табл. 1.1

Таблиця 1.1 - Питомі об’ємні опори окремих ділянок тіла.

№ п/п	Ділянка тіла	Питомий об’ємний опір, v,Омм
1	Суха, чиста шкіра	3103... 2104
2	Кісткова тканина	103... 2104
3	Жирова тканина	310... 610
4	М’язова тканина	1,5... 3
5	Кров	1... 2
6	Спинномозкова рідина	0,5... 0,6

Як видно з табл.1.1, шкіра має найбільший питомий опір і в основному визначає електричний опір всього тіла людини.

Шкіра складається із двох основних шарів: зовнішнього, що називається епідермісом, і внутрішнього, що є власне шкірою і має назву – дерма (рис.1.1). Зовнішній шар шкіри – епідерміс, в свою чергу, має роговий і ростковий шар.

Роговий шар складається із багатьох рядів ороговілих клітин, він не містить кровоносних судин і нервів. Його товщина на різних ділянках тіла різна і складає 0,05...0,2 мм. В сухому і незабрудненому стані роговий шар можна розглядати як діелектрик, його питомий опір досягає 10⁵...10⁶ Омм. Електричний опір росткового шару і дерми відносно невеликий.

Опір людини при сухій, чистій і непошкодженій шкірі (виміряне при напрузі 15...20 В) коливається приблизно від 3000 до 100000 Ом. Якщо на ділянках шкіри, де прикладаються електроди, видалити роговий шар, то опір тіла впаде до 1000...5000 Ом, а при видаленні всього верхнього шару шкіри (епідермісу) – до 500...700 Ом. Якщо ж під електродами повністю видалити шкіру, то опір складе лише 300...500 Ом. Опір тіла людини, тобто опір між двома електродами, що накладені на поверхню тіла, можна умовно вважати складеним з трьох послідовно ввімкнених опорів: двох однакових зовнішнього шару шкіри (епідермісу) і одного, що називається внутрішнім опором тіла, який включає в себе два опори внутрішнього шару шкіри (дерми) і опору внутрішніх тканин тіла (рис.1.1).

Рисунок 1.1 – Будова шкіри людини (розріз): а – зовнішній шар шкіри – епідерміс; б – внутрішній шар шкіри – дерма; 1 – роговий шар; 2 – ростковий шар.

Опір зовнішнього шару шкіри має не тільки активну R_н, але і ємнісну складову х_н=1/(С_н), яка зумовлена тим, що в місці дотику електродів до тіла людини ніби утворюються конденсатори, обкладками яких є електроди і добре провідні тканини людини, що лежать під зовнішнім шаром шкіри, а діелектрик - зовнішній шар (епідерміс). Повний опір тіла людини, згідно схеми заміщення (див. рис.2), визначається за формулою:

, (1.1)

де Z_h - повний опір тіла людини, кОм; R_н – активний опір зовнішнього шару шкіри, кОм; R_В – внутрішній опір тіла, кОм;  - колова частота, Гц; С_н – ємність між вимірювальним електродом і внутрішніми шарами, мкФ.