книги из ГПНТБ / Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции

зистора Те подается отпирающий ток, в результате чего тран­ зистор Т6 открывается. На его эмиттере также возникает отрицательное напряжение, стремящееся открыть транзистор Т5, однако в этот момент открывается транзистор Т2 за счет сфор­ мированного элементом задержки (Tj) импульса, номинальное напряжение на коллекторе которого компенсирует отрицатель­ ное воздействие напряжения, снимаемого с эмиттера транзисто­ ра Т6. Значит и в этом случае транзистор Т5 надежно, закрыт, обеспечивая дальнейшую работу всего устройства.

Если же в возбужденном состоянии схемы (режим «им­ пульс») произойдет пробой транзистора Т3 или Т4, что создаст опасный режим работы, то по окончании рабочего цикла импульс компенсирующего напряжения на транзисторе Т2 заканчивается, па его коллекторе появляется отрицательное напряжение, кото­ рое запирает диод Д ь Отрицательное напряжение, возникающее на эмиттере транзистора Т3 и Т4 за счет пробоя одного или двух «опасных» транзисторов, через эмиттерный повторитель Т6 пода­ ется на базу транзистора Т5 . Транзистор Т5 открывается, эмит­ терный ток этого транзистора достигает величины срабатывания реле Р2, контакты которого размыкают цепь питания генератора импульсов. При этом полностью снимается напряжение с испы­ туемого.

Для надежности отключения схемы реле Р2 включается в режим «самоблокировки», отключая всю схему генератора до выяснения и устранения неисправностей схемы.

В настоящее время в МГИ ведутся исследования по опреде­ лению электрических параметров тела человека в импульсном режиме воздействия с помощью данного устройства.

ЭЛЕКТРОРЕОГРАФИЯ КАК МЕТОД ИССЛЕДОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

В. И. ЩУЦКИИ, А. М. ЦЫБИЗОВ

(Московский горный институт)

Предприятия горнодобывающей промышленности с подзем­ ной разработкой месторождений полезных ископаемых, вследст­ вие специфики условий эксплуатации электроустановок, относят­ ся к сфере промышленного производства, в которой вопросы электробезопасности стоят особенно остро. Изучение воздействия электрических токов па организм человека в реальных условиях горного производства, с целью развития исследований по науч­ ному обоснованию и установлению нормативов электробезопас­ ности, что, в свою очередь, позволит снизить уровень электро­ травматизма в горной промышленности, в настоящее время явля­ ется весьма актуальной задачей.

Знание научно обоснованных характеристик воздействия электрического тока да организм человека предполагает, преж­ де всего, изучение электрических параметров организма челове­

70

деиию электрического сопротивления тела человека, а уменьше­ ние кровенаполнения — к увеличению сопротивления. Иначе говоря, изменения электрической проводимости тела человека связаны с деятельностью сердца.

Электрическое сопротивление тела человека представляет собой комплексное объемное сопротивление, упрощенная экви­ валентная схема которого для переменного тока приведена на рис. 1. Емкость Сэ.т возникает между поверхностями электро­ дов и тканями, прилегающими к внутренней стороне кожи. Кожа (особенно эпителий) имеет весьма высокое удельное сопротив­ ление и представлена как диэлектрик конденсаторов ' Сэ.т Ткани, лежащие под кожей, условно принимаются однородными по структуре. Они представлены в виде элементов Ст и У?т.

Сэ-т Ст Ст-э-

Рис. 1. Эквивалентная схема электрического сопротивления тела человека для переменного тока.

Емкость конденсаторов Сэ.т зависит от диэлектрических свойств кожи, ее состояния (например, от увлажненности) и площади наложенных электродов. Величина емкости определя­ ется величиной поляризационного эффекта, который уменьшает­ ся с ростом частоты. На частотах выше 80— 100 кГц явление поляризации практически не наблюдается, а емкостное сопро­ тивление конденсаторов Ст невелико.

Можно считать, что проводимость ткани в области высоких частот имеет лишь активную составляющую комплексной вели­ чины сопротивления организма человека. Поэтому по электро­ проводности тела человека па высоких частотах можно судить о кровенаполнении отдельных органов или участков тела человека, и, следовательно, определить сопротивление тела человека в каждый момент времени, соответствующий фазам сердечной деятельности человека. Можно не измерять абсолютные значения сопротивления тела человека, а определять его относительные изменения от какого-либо начального уровня с целью сопостав­ ления минимума величины сопротивления тела человека и фаз сердечного цикла. Это позволит установить, в какую из фаз сер­ дечной деятельности сопротивление тела человека минимально.

Если воздействовать на тело человека электрическим током, что влияет на его сердечно-сосудистую деятельность, то можно

72

проследить, в какую из фаз кардиоцикла Сопротивление тела человека минимально не только под воздействием психофизиоло­ гических факторов, но и под воздействием прохождения тока через тело человека. Эту методику исследования можно назвать

электрореографией.

Реоплетизмограф предназначен для исследований быстрых незначительных изменений электропроводности живой ткани, отражающих пульсовые колебания кровенаполнения, а также медленных (от 0 "Гц) изменений кровенаполнения, например, при дыхании. Реоплетизмограф представляет собой портативную приставку на транзисторах к какому-либо кардиографу (при записи пульсовых колебаний кровенаполнения), с выхода кото­ рой напряжение можно подавать на самописец (например, типа Н373).

Рабочая частота — 150 кГц. Выходное напряжение — не менее 2 мВ при изменении сопротивления 50 Ом на 0,1%. Диа­ пазоны частот выходного напряжения, снимаемого с первого выхода: 0,2-4-150 Гц; со второго выхода: 0-450 Гц.

Принцип действия реоплетизмографа иллюстрируется блоксхемой (рис. 2). Исследуемый участок живой ткани или тело человека подключают к одному из плеч моста, питаемого пере­ менным током частотой 150 кГц. Мост балансируют таким обра­ зом, чтобы напряжение высокой частоты (ВЧ) на его диагонали было минимальным. Изменения проводимости исследуемого объекта приводят к модуляции напряжения высокой частоты на выходе моста по закону изменения электропроводности исследу­ емого объекта. Модулированное высокочастотное напряжение усиливается и детектируется.- В результате детектирования выде­ ляется модулирующее напряжение низкой частоты (НЧ), кото­ рое подается на регистрирующее устройство.

Рис. 2. Блок-схема реоплетизмографа.

Исследования электрического сопротивления тела человека с учетом воздействия на него окружающей среды и электрического тока при помощи реоплетизмографа позволят установить наи­ более уязвимую зону сердечного цикла, максимально допусти­ мое время воздействия тока, т. е. предельное время срабатыва­ ния защиты от поражения человека электрическим током, и Другие аспекты проблемы электробезопасности.

73

К ВОПРОСУ ОБ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРАХ ОРГАНИЗМА ЧЕЛОВЕКА

В. И. ЩУЦКИЙ, А. в. ляхомскии

(Московский горный институт)

Электротравматизм, как одна из разновидностей производ­ ственного травматизма, имеет сравнительно небольшой удельный вес, но одновременно характерен высоким процентом травм с тяжелым или летальным исходом, в силу чего требует полной ликвидации.

Важнейшим звеном в цепи решений проблем электробезопас­ ности является знание электрических параметров организма человека. До настоящего времени среди исследователей нет единого мнения по вопросам электрического сопротивления чело­ века, эквивалентной схемы замещения организма человека, пер­ вичных критериев безопасности для электрических токов разного рода, различных частот и др. Не даны однозначные ответы на наличие существенных противоречий между экспериментами на животных и наблюдениями в опытах на людях. Влияние специ­ фических факторов подземных горных разработок на исход электротравмы еще не исследовано.

Все это позволяет считать, что исследования по уточнению и разрешению вопроса об электрических параметрах организма человека продолжают оставаться остро актуальными.

В МГИ на кафедре «Электрификация горных предприятий» проведен эксперимент по определению вольт-амперной характе­ ристики человека. Эксперимент проводился на переменном токе 50 Гц, учитывая его преимущественное применение в горной промышленности. Диапазон испытательного напряжения при эксперименте составили 0-1-45 вольт. Изменение напряжения проводилось фиксированно, т. е. методом увеличения (уменьше­ ния) фиксированных значений (через 0,5—1 вольт).

В качестве метода измерений применялся метод амперметравольтметра, исходя из его простоты и достаточной степени точ­ ности результатов. Включение электроизмерительных приборов осуществлялось по схеме, рекомендованной для работ электропатологического характера, с предшествующим подключением к источнику напряжения вольтметра. В качестве контактныхэле­ ментов применялись круглые электроды в виде алюминиевых трубок диаметром 25 мм. При измерениях производилась фик­ сация ощущений испытуемых. Ощущения подразделялись на первые (порог ощущений), нарастающие, неприятные, болевые. Структурная схема экспериментальной установки приведена па рис 1 .

В результате эксперимента было установлено, что вольтамперная характеристика организма человека имеет параболи­ ческий вид и хорошо соответствует параболе второго порядка. Аналитические выражения для вольт-амперных характеристик,

71

полученные после математической обработки результатов экспе­ римента, имеют вид (рис. 2 ):

Z\

Рис. 1. Структурная схема экспериментальной установки: АВН — автоматический вариатор напряжения, БЗ — блок защиты, И — измеритель.

сов при включении человека в электрическую цепь, причем при напряжениях свыше 40 вольт наблюдается процесс медленного увеличения тока после переходного процесса и некоторой промежуточной стабилизации без увеличения напряжения.

При скачкообразном изменении напряжения, в момент изме­ нения тока, ощущения принимают более резкий характер, чем при последующем установившемся значении тока.

Эксперименты показали, что сопротивление электрическому

75

тпвлепия изоляции электросетей наблюдается в'пределай 10,7= 11,6 кОм.

Активное сопротивление изоляции электрических сетей для

береговым кабелем напряжением выше 1000 В в пределах 18= 22.5 кОм. Емкостные сопротивления изоляции электросетей соот­ ветственно заключены в пределах 1,2-Е 1,4 кОм и 12,5= 15 кОм. Несимметрия фаз составила: для драг с береговым кабелем напряжением до 1000 В 0,19-^0,25, для драг с береговым кабелем напряжением выше 1000 в о л ь т — О,МО,14.

Активное сопротивление изоляции электросетей драг с ем­ костью черпака 2 1 0 литров подвержено сезонным изменениям. Так, в весенний период года этот параметр изоляции изменяется

—0,3=41.8 кОм.

Для 250-литровых драг, эксплуатирующихся в настоящее

время, как правило, с заземленной нейтралью силового транс­ форматора, уровни сопротивления изоляции электросетей в раз­ личные периоды года составили:

а) активное сопротивление 1 = 16 кОм — весной; летом — 2=

43 кОм; осенью — 0,5=23 кОм;

б) реактивное сопротивление: весной — 4,3=59 кОм, летом—

5,4=68 кОм, осенью — 1,3=82,2 кОм.

Емкость электросетей для 200-, 210-, 250-литровых драг ко­ леблется в пределах от 0,6 до 5 мкФ.

Таким образом, уровень сопротивления изоляции электросе­ тей зависит от времени года, мощности драг и системы электро­ снабжения драг. Представляется целесообразным характеризо­ вать сеть таким показателем, который давал бы возможность оценить уровень сопротивления изоляции электросетей драг, уровень эксплуатации и степень пригодности для дальнейшей работы той или иной электроустановки.

Широкое применение в последние годы устройств защиты от токов утечки практически ликвидировало поражения обслужива­ ющего персонала электрическим током при условии исправности защитных устройств. Поэтому за предел (критическое значение), обеспечивающий безопасность в сетях с изолированной нейтра­ лью, можно принять минимальное значение уставки реле утечки. При снижении сопротивления изоляции электросети ниже устав­ ки реле утечки сеть автоматически отключается.

В качестве показателя, оценивающего качество сопротивле­ ния изоляции электроустановки может быть принят коэффициент качества, равный отношению устойчивого уровня сопротивления

77

изоляции данной электроустановки (драги) к критическому со­ противлению изоляции, обеспечивающих безопасность обслужи­ вающего персонала:

к _ 1ГI ■Г21

где

l r\~r-J — устойчивый уровень сопротивления изоляции электроустановки, кОм;

гкр■— критическое значение сопротивления изоляции, кОм.

опасна для обслуживающего персонала.

На основе предложенного показателя была произведена оценка электрических сетей 210- и 250-литровых драг. Результа­ ты оценки приведены в таблице 1 .

Анализ данных табл. 1 показывает, что коэффициент Л'кам. вполне может быть применен для характеристики состояния изо­ ляции электросетей драг.

Выводы

В целях повышения электробезопасности обслуживающего персонала при эксплуатации электрохозяйства драг необходимо повысить уровень эксплуатации электроустановок, для чего следует: " ' :

1. Оснастить драги защитой от тока утечки.

78

2.Ежемесячно проводить измерения сопротивлений изоляции электроустановок.

3.Проводить оценку качества изоляции электроустановок по

предложенной методике.

ВЛИЯНИЕ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОВЗРЫВНОЙ СЕТИ НА БЕЗОПАСНОСТЬ В ОТНОШЕНИИ БЛУЖДАЮЩИХ ТОКОВ

И БЕЗОТКАЗНОСТЬ ВЗРЫВАНИЯ

М. И. ОЗЕРНОЙ |, Н. Е. ГРОШЕВ, Г. Р. ЕЛИЗАРОВ

(Московский горный институт)

До настоящего времени как в Советском, Союзе, так и за ру­ бежом уделялось сравнительно мало внимания состоянию изоляции электровзрывных сетей. Однако достаточно высокий процент отказов при электровзрыванпи, а также связанное, в основном, с повышением электровооруженности горных пред­ приятий, увеличение опасности преждевременного взрыва заря­ дов блуждающими токами выдвигают вопрос о контроле изоля­ ции электровзрывной сети как особенно актуальный.

Сопротивление изоляции взрывной сети является важнейшим показателем ее защищенности как от блуждающих токов, так и от утечки инициирующего импульса. Поэтому необходимо опре­ делить то минимально допустимое сопротивление изоляции взрывной цепи, при котором обеспечивается и защищенность от блуждающих токов, и безотказность взрывания.

В настоящее время ведется подготовка к производству электродетонаторов (ЭД) пониженной чувствительности — бе­ зопасных в отношении блуждающих токов. Внедрение на горных предприятиях таких ЭД значительно снизит опасность прежде­ временного инициирования зарядов. В связи с этим более актуальным является определение норм изоляции электровзрыв­ ных цепей, обеспечивающих безотказное взрывание.

Увеличение проводимости изоляции может иметь место и различных точках взрывной сети и по разному сказываться на безотказность взрывания. Наиболее частым является случай нарушения изоляции взрывной сети в местах скруток концевых проводов. При этом образуется электрическая цепь между этими скрутками через землю, что создает условия для утечек иниции­ рующего импульса и, как следствие, появление отказов при взрывании. При анализе влияния состояния изоляции взрывной цепи на безопасность и безотказность взрывных работ были приняты следующие допущения:

1. Все утечки во взрывной цепи сосредоточены на скрутках концевых проводов, каждая из которых получила контакт с почвой.

79