Файл: Электробезопасность на горнорудных предприятиях сборник материалов Республиканской научно-технической конференции..pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 16.10.2024
Просмотров: 103
Скачиваний: 0
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
ка. Наиболее важными из них являются пороговые значения тока и напряжения, а также соответствующие им величины электрического сопротивления.
Обобщение результатов экспериментальных исследований на людях показывает, что подавляющее большинство опытов про водилось по методу амперметра-вольтметра. Тем самым, вели чины токов и напряжений пороговых ощущений устанавливались по субъективным восприятиям и реакциям организма человека при воздействии на него электрического тока. Следует заметить, что сопротивление тела человека при проведении опытов на людях непосредственно не измерялось, а вычислялось по резуль татам измерений тока и напряжения. На наш взгляд, при про ведении опытов на людях необходимо одновременно воздейство вать на организм электрическим током и регистрировать величи ну электрического сопротивления тела человека.
Таким образом, для точного определения порогов тока, чет кого разграничения стадий ощущений и соответствующих им величин электрического сопротивления тела человека следует дополнить существующие традиционные методы эксперимента на людях новым методом, который позволил бы осуществлять объективную регистрацию определенных ощущений и соответ ствующих им величин электрического сопротивления тела чело века, с учетом всего комплекса факторов, воздействующих на человека в условиях горного производства. В качестве такого метода предлагается метод реоплетизмографии.
Деятельность органов и тканей человека сопровождается изменениями их объема и внутренней среды. Поэтому, наряду с относительным постоянством, электрических свойств, различные части тела и органы обладают переменной величиной электро проводности и, следовательно, электрического сопротивления. Их объемные изменения обусловлены, главным образом, коле баниями кровенаполнения. Поэтому изменения переменной со ставляющей электрического сопротивления тела связаны с коле баниями объема притекающей к ним крови. Определенное ко личество крови (ударный объем) при каждом сокращении же лудочка сердца выталкивается из него в артериальную систему. В это время увеличивается количество крови в тканях и органах тела человека, а электрическое сопротивление уменьшается.
Причем, в это же время увеличивается не только количество, но и скорость перемещения крови в сосудах, что приводит к их расширению. На этом заканчивается I фаза сердечного цикла («систола»). Во время II фазы (диастола»), т. е. во время на полнения желудочка сердца кровью, уменьшается объем раз личных органов и тканей тела человека, уменьшается скорость перемещения крови в сосудах, в результате чего последние сужаются. Все это приводит к уменьшению сопротивления тела
человека.
Таким образом, увеличение кровенаполнения приводит к па-
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