Контактная сварка

  Основные  меры защиты от поражения током:

- обеспечение  недоступности токоведущих частей, находящихся под напряжением,  для случайного прикосновения;

- защитное разделение  сети;

- устранение  опасности поражения при появлении напряжения на корпусах, кожухах и других частях электрооборудования, что достигается применением малых напряжений, двойной изоляцией, выравниванием потенциала, защитным заземлением, занулением, защитным отключением и др.;

- применение  специальных защитных средств – переносных приборов и приспособлений;

- организация  безопасной эксплуатации электроустановок;

3. Классификация помещений  по опасности поражения  людей электрическим  током

Классификация осуществляется в зависимости от условий электрической сети. Высокая влажность, едкие пары и газы, токопроводящая пыль разрушают изоляцию и резко снижают ее электрическое сопротивление. Сопротивление тела человека также уменьшается в условиях повышенной температуры и влажности, опасность поражения возрастает при выполнении работ на токопроводящем основании, вблизи заземленных металлических частей и т.д.

Согласно правилам устройства электроустановок (ПУЭ) по опасности поражения электрическим током помещения классифицируются на три категории:

1) помещение  без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность;

2) помещения  с повышенной опасностью, характеризующиеся  наличием в них одного из  следующих факторов:

- токопроводящие  полы (железобетонные, земляные, кирпичные  и т.п.);

- сырость или  токопроводящая пыль (при относительной  влажности воздуха, превышающей  75%);

- возможность  одновременного прикосновения к  металлическим частям электроустановок  и заземленным конструкциям, например  трубам канализации или даже  к корпусу другой заземленной электроустановки;

3) особо опасные  помещения, характеризующиеся наличием  одного из следующих условий:

• особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100%);
• химически активная среда (агрессивные пары, газы, жидкости и др.);

- одновременное наличие двух или более условий повышенной опасности.

В соответствии с категорией помещения производится выбор соответствующего оборудования по величине напряжения, степени защиты от влаги пыли и высокой температуры.

По признакам  повышенной и особой опасности классифицируются и условия работ: с повышенной опасностью, особо опасные и без повышенной опасности.

4. Основные факторы,  влияющие на исход  воздействия тока

Степень поражения  организма человека зависит от ряда факторов, главным образом от силы тока и длительности его прохождения через тело, а также от рода и частоты тока, состояния организма и условий внешней среды. Электрическое сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение влияют на исход поражения, поскольку они определяют значение силы тока, проходящего через тело человека.

Электрическое сопротивление тела человека складывается из сопротивления кожи и внутренних тканей.

Наружный слой кожи – эпидермис обладает значительно  большим сопротивлением по сравнению  с остальными органами и тканями человека. Сопротивление сухой чистой и неповрежденной кожи человека достигает 100 кОм и более. Если кожа в месте контакта влажная или верхний ее слой поврежден, то сопротивление организма резко снижается – до 0,8-1,0 кОм.

Сопротивление наружного слоя кожи состоит из двух параллельно включенных сопротивлений: активного R_н и емкостного X_c=1/(6,28fC_н), обусловленного тем, что в месте контакта токоведущей части и тела человека образуется конденсатор емкостью C_Н. Внутреннее сопротивление R_B тела считается чисто активным и составляет 500-700 Ом. Полное сопротивление тела человека: 

Z_ч² = 4R_H(R_H+R_B)/[1+(6,28fC_HR_H)²]+R_B²] (1)

В расчетах при  переменном токе промышленной частоты  учитывают лишь активное                          сопротивление тела человека R_Ч, принимая его равным 1 кОм. В действительности R_Ч переменно и зависит от множества факторов.

При повышении  напряжения, приложенного к телу человека, уменьшается электрическое сопротивление  тела, что объясняется пробоем  наружного слоя кожи. Увеличение частоты тока приводит к уменьшению полного электрического сопротивления, что следует из (1). При частоте тока f=10…20 кГц наружный слой кожи утрачивает способность сопротивляться его действию и Z_Ч становится равным R_B.

Сила тока, проходящего  через тело человека, является основным фактором, обуславливающим исход  поражения: чем больше сила тока, тем  опаснее его действие. Установлены  три критерия, характеризующие действие электрического тока на человека. Характеристики этих критериев при протекании тока по пути «рука-рука» или «рука-нога» приведены в табл. 1.

С увеличением  длительности протекания тока через  тело человека возрастает вероятность  тяжелого или смертельного исхода: резко падает сопротивление кожи, более вероятно поражение сердца, накапливаются другие отрицательные последствия. Предельно допустимый ток (f=50 Гц), согласно ГОСТ 12.1.038-82, при 0,1 – с воздействии составляет 500 мА, а при 1 – с воздействии – 50 мА.

Род и частота  тока, проходящего через человека, оказывают большое влияние на исход поражения. Постоянный ток в 4-5 раз безопаснее переменного частотой 50 Гц той же величины (см. табл. 1).

Таблица 1.

Критерии  воздействия электрического тока 

Электромагнитное поле.

 

   В сварочном  производстве широко используют электромагнитные поля. Их применяют для индукционной и диэлектрической обработки разных материалов и других целей. Применение новых технологических процессов значительно улучшает условия труда. Так, при замене плавильных или нагревательных печей, работающих на разных топливах, установками индукционного нагрева значительно снижается загазованность воздуха на рабочих местах, уменьшается интенсивность теплового облучения. Однако, устройства, генерирующие электромагнитные поля, могут явиться причиной профессиональных заболеваний. Опасность воздействия электромагнитных полей усугубляется тем, что они не обнаруживаются органами чувств. Величина сварочного тока во вторичной цепи контактных машин достигает десятков тысяч ампер. Вследствие этого контактные машины создают электромагнитные поля мощностью от 70 до 1500 А/м. Электромагнитные волны рассеиваются на расстояние 1,5— 3,5 м от контактной сварочной машины. Электромагнитную природу имеют также инфракрасные, видимые, ультрафиолетовые и ионизирующие излучения, отличающиеся по частоте (и длине) волны.

1. Источники и характеристики  магнитных полей

   Электромагнитные  поля производственных установок оцениваются (и нормируются) в двух частотных  диапазонах: токов промышленной частоты (f=3 – 300 Гц) и радиочастот (f=60 кГц – 300 ГГц).

Источниками электромагнитных полей промышленной частоты являются высоковольтные линии электропередач, распределительные устройства, устройства защиты и автоматики.

   Источниками электромагнитных полей радиочастот  являются установки зонной плавки, а также высокочастотные элементы установок: индукторы, трансформаторы, конденсаторы, фидерные линии, электронно-лучевые трубки. В установках индукционного нагрева источник излучения – индукционная катушка, диэлектрического нагрева – рабочий конденсатор.

   Электромагнитное  поле непрерывно распределено в пространстве, распространяется в воздухе со скоростью света, воздействует на заряженные частицы и токи, вследствие чего энергия поля преобразуется в другие виды энергии. Переменное электромагнитное поле – совокупность двух взаимосвязанных переменных полей – электрического и магнитного, которые характеризуются соответствующими векторами напряженности E, В/м и H, А/м. При распространении в воздухе |E|=337 |H|. Фазы колебания E и H находятся во взаимно перпендикулярных плоскостях. Электромагнитное поле переносит энергию, определяемое плотностью потока энергии: 

q=E·H  (2) 

   Она показывает, какое количество энергии протекает  за 1 с через площадку в 1 м², перпендикулярную движению волны. Интенсивность электромагнитного поля в какой-либо точке пространства I, Вт/м², зависящая от мощности генератора P, Вт, и расстояния до него r, м, при излучении сферических волн в воздухе: 

I=P/(4πr²)=E²/377,  (3)

откуда напряженность  электрического поля E=(30P)^1/2/r.

Длина волны  λ, м, связана с частотой f, Гц, соотношением

λf=υ,   (4)

где υ=c/(με)^1/2 – скорость распространения электромагнитных волн,

c – скорость света,

μ и ε – магнитная и диэлектрическая проницаемости среды (для воздуха υ≈с).

   В зависимости  от длины волны диапазон электромагнитных полей радиочастот разбит на поддиапазоны: высокие частоты (ВЧ) – от 5 км до 10 м; ультравысокие частоты (УВЧ) – от 10 до 1 м; сверхвысокие частоты (СВЧ) – от 1 м до 1мм.

   Область распространения электромагнитных полей разделяется на зоны: ближнюю (индукции) и дальнюю (излучения или волновую). В зоне индукции, расположенной на расстоянии R≤λ/(2π)≈λ/6, бегущая электромагнитная волна еще не сформировалась, электрическое и магнитное поля считаются не зависящими одно от другого, поэтому излучение в этой зоне характеризуется напряженностями обеих составляющих поля: электрической E и магнитной H. В этой зоне находятся рабочие места по обслуживанию Вч-, УВЧ установок и, безусловно, источников электромагнитных полей промышленной частоты. Волновая зона находится от источника на расстоянии R>6λ – в этом случае между зонами индукции и волновой располагается промежуточная зона интерференции, для которой справедливы те же выводы, что и для зоны индукции. В волновой электрическое и магнитное поля связаны, электромагнитное поле распространяется в виде бегущих сферических волн, а облучение в этой зоне оценивается плотностью потока энергии q. В этой зоне находятся рабочие места по обслуживанию СВЧ аппаратуры. 

2. Воздействие электромагнитных  полей на человека

   Энергия электромагнитного поля поглощается тканями человека, превращаясь в теплоту. Тепловой эффект возникает за счет переменной поляризации диэлектрика (сухожилия, хрящи и т.д.) и токов проводимости в жидких составляющих тканей, крови и т.п. Если механизм терморегуляции тела не способен рассеять избыточное тепло, то возможно повышение температуры тела. Перегрев особенно вреден для тканей со слаборазвитой сосудистой системой или с недостаточным кровообращением (глаза, мозг, почки, желудок, желчный пузырь). Облучение глаз может вызвать помутнение хрусталика (катаракту).

Влияние электромагнитных полей заключается не только в  их теплом воздействии. При действии поля происходит поляризация макромолекул тканей и ориентация их параллельно  электрическим силовым линиям, что  может привести к изменению их свойств: нарушению функций сердечно-сосудистой системы и обмена веществ.

Субъективные  критерии отрицательного воздействия  полей – головные боли, повышенная утомляемость, раздражительность, ухудшение  зрения, снижение памяти.

Степень воздействия  электромагнитных полей на организм человека зависит от диапазона частот излучения, интенсивности воздействия, продолжительности, характера и режима облучения, размера облучаемой поверхности и особенностей организма.

Длительное воздействие  электромагнитного поля промышленной частоты может вызвать нарушение нервной и сердечно-сосудистой систем. Это выражается в повышенной утомляемости, сильных боля в области сердца, изменении кровяного давления и пульса. Аналогично воздействия поля при высоких и ультравысоких частотах радиодиапазона, так как размеры тела человека малы по сравнению с длиной волны. Облучение радиоволнами СВЧ может привести к перегреву отдельных органов, что обусловит нарушение, например, функционирования желудочно-кишечного тракта.