Лекции 2

--PAGE_BREAK--Лекция № 3


Zполн = 2×Zполн + RВ = 2/(1/RН + jw×CН) + RВ
|Zплон| = Ö(4×RН×(RН+RВ)/(1+(RН×СН×w)2) +RВ2)
      С)
RН = 2×RН + RВ

СН@ 0,5×СН
|Zполн| = RН/Ö(1+(RН×СН×w)2)
Факторы, влияющие на сопротивление тела человека.

1.      Состояние кожи

а) Повреждение рогового слоя кожи Rh® RВН

б) Увлажнение кожи – подсоленная вода ¯ R на 30 – 50%, а дистиллированная – на 15 – 30%

в) Потовыделение – раствор солей

г) Загрязнение кожи
2.      Параметры электрической цепи

а) Место приложения электрода

б) Значение тока, проходящего через тело человека, ­ тока ведет к снижению сопротивления (термическое воздействие тока ® центральная нервная система ® расширение кровеносных сосудов ® потоотделение

в) Значение напряжения, приложенного к телу человека

 



г) Частота
д) Площадь, приложенных к телу человека электродов

На больших частотах площадь влияет меньше
е) Длительность прохождения тока через тело человека

Если воздействие длится 1 – 2 мин, Rh¯ на 10 – 40 %.
3.      Факторы окружающей среды

а) температура

б) давление

в) влажность

4.      Физиологические факторы

а) пол

б) возраст

в) сердечно-сосудистая система

г) дерматология

д) психофизическое состояние человека
Факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током

1.      см. критерии электробезопасности

2.      время воздействия

а) чем больше время, тем хуже

б) совпадение времени воздействия тока с фазой T кардиоцикла

   



в) род тока и частота

Несмотря на то, что с ­ частоты полное сопротивление тела ¯, поражение электрическим током неоднозначно.





г) путь прохождения тока

Наиболее опасные пути прохождения тока:

1.      голова — руки

2.      голова — ноги

Наиболее частые пути прохождения тока:

1.      рука — ноги

2.      рука — рука

3.      нога — нога

Через сердце проходит больший ток при «правая рука — ноги»





е) индивидуальные свойства человека
Классификация электроустановок и помещений по опасности поражения электрическим током – книга Долина.
Явление растекания тока в земле
Электрическое замыкание на землю – случайное электрическое соединение токоведущей части непосредственно с землей или нетоковедущими проводящими конструкциями, имеющими связь с землей.

Преднамеренное замыкание на землю называется заземлением.

jЗ = IЗ×RЗ,       

где:

jЗ – потенциал заземлителя

IЗ – ток, стекающий в землю

RЗ – сопротивление заземлителя растеканию тока (не сопротивление лома, воткнутого в землю)
Распределение потенциалов на поверхности земли (потенциальная кривая)
Характер распределения потенциалов вблизи заземлителя зависит от: IЗ, конфигурации заземлителя, их взаимного расположения. Размеры электродов от нескольких метров до нескольких километров.

Полушаровой заземлитель, расположенный на поверхности земли.





Допущения:

1.      Ток стекает в землю через одиночный заземлитель, полусферической формы.

2.      Заземлитель находится в однородном изотропном грунте.

3.      Удельное электрическое сопротивление грунта >> удельного электрического сопротивления материала заземлителя.

4.      Не учитываем поверхностный эффект
В объеме грунта возникает поле растекания.

Плотность тока j = IЗ/(2×p×х2)

Выделим dx: dU = Е×dx

Напряжение точки А – потенциал точки А относительно бесконечно удаленной точки с j = 0.

jА = UА = х∫¥ dU

Электрическое поле 50 Гц может рассматриваться как стационарное.

Е = j×r

jА = х∫¥ Еdх = х∫¥IЗ×r/(2×p×х2)dх = IЗ×r/(2×p×х)

jЗ = jМАХ = IЗ×r/(2×p×R); jMIN = 0 при х ® ¥

Грунт, лежащий вблизи заземлителя, потенциал которого не равен нулю, называется зоной растекания. Грунт с потенциалом, равным нулю, называется электрической землей. Зона растекания тока ограничивается 20 метрами.
Сопротивление заземлителя растеканию тока.
1.      Собственное сопротивление заземлителя (сопротивление лома).

2.      Переходное сопротивление в месте контакта заземлителя с грунтом.

3.      Сопротивление грунта, лежащего вблизи заземлителя

1 и 2 можно пренебречь.

dRрастек = r×dx/(2×p×х2)

Rрастек = R∫¥r×dx/(2×p×х2) = r/(2×p×R) = r/(p×D)




Сопротивление оказывает только грунт, лежащий вблизи заземлителей, между ними сопротивление не оказывает.

jЗ = IЗ×r/(2×p×R) = IЗ× RЗ
Явление растекания тока с групповых заземлителей, сопротивление групповых заземлителей (книга Долина).
Напряжение прикосновения.
Разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, падение напряжения в теле человека.

Uh = Ih×Rh или Uh = jруки – jноги = jЗ – jоснования = jЗ×(1 – jоснования/jЗ)
                                                                                                a1
В общем виде Uh= jЗ×a1

a1– коэффициент напряжения прикосновения; a1≤1

a1зависит от формы потенциальной кривой, от взаимного расположения человека и заземлителя.





Чтобы учесть сопротивление растекания с ног человека:

jЗ×a1 = Ih×(Rh+ Rосн) = (Uh/ Rh)×(Rh+ Rосн)

Uh = jЗ×a1/(1+ Rос/Rh)
 



a2 – коэффициент напряжения прикосновения, учитывающий растекание тока с основания, на котором стоит человек.

Uh = jЗ×a1×a2

Напряжение шага – разность потенциалов между двумя точками цепи тока, находящихся одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

UШ = IШ×RШ

UШ = jх – jх+а; а = 0,8 м

UШ = jЗ×b1 – часть потенциала заземлителя, коэффициент напряжения шага.

b1 = (jх – jх+а) / jЗ

b1 в зависит от формы потенциальной кривой и взаимного расположения человека и заземлителя





Напряжение, приложенное к телу человека: jЗ×b1 = Ih×(Rh + R’осн)

R’осн — сопротивление растеканию тока с обоих ног человек.

UШ = jЗ×b1/(1+ R’осн/Rh) = jЗ×b1×b2

b2 – коэффициент напряжения шага, учитывает растекание тока с основания, на котором стоим человек.

UШ = jЗ×b1×b2

Uh = jЗ×a1×a2

Напряжение прикосновения опаснее, чем напряжение шага, т. к. a1> b1, a2>> b2

Надо уменьшить сопротивление заземлителя, путь снижения a1 – выравнивание потенциалов.
Анализ электробезопасности различных сетей.
Опасность поражения электрическим током в различных электрических сетях, оцениваемое напряжением соприкосновения, зависит от:

1.      Значения напряжения сети

2.      Режима нейтрали сети

3.      Сопротивление изоляции проводов относительно сети

4.      Емкость проводов относительно сети
Схемы включения человека в электрическую цепь.

TN – C

     



TN – S





TN – С – S



IT



  TT





Двухфазное прикосновение Ih = Ö3×Uф/Rh

При однофазном прикосновении ток значительно меньше.
Однофазные сети.
Однофазная сеть, изолированная от земли, нормальный режим работы.
     



Ток через тело человека существенно зависит от сопротивления изоляции относительно земли. Опаснее прикасаться к проводу, имеющему большее сопротивление относительно земли.
          Однофазная сеть, изолированная от земли, аварийный режим работы.


 


    продолжение
--PAGE_BREAK--Лекция №


Однофазная сеть с заземленным выводом (нормальный режим работы).





а) R0

б) Uh = Iнагр×RОА
Трехфазные сети
" трехфазную сеть можно представить в виде схемы замещения.





UО – напряжение нейтральной точки относительно земли.

YA = gA + jbA               Gh = 1/Rh

YВ = gВ + jbВ               gA = 1/RA

YС = gС + jbС               bA = wA×CA

IA, IB, IC – токи утечек в нормальном режиме работы сети.

Y0– проводимость нейтральной точки относительно земли.

I0= IA + IB + IC + Ih

U0Y0= (UA – U0)×(YA + Gh) + (UB – U0­)×YB + (UC – U0)×YC

UA = UФ, UB = UФ×a2, UC = UФ×a

a = ej2p/3– фазный множитель, характеризующий сдвиг на 1200.




U0= UФ×(YA + YB×a2 + YC×a + Gh) / (YA + YB + YC + Y0+ Gh)           (*)

Uh = UA – U0                                                                                       (**)
Решив систему, получаем:
Uh = UФ×(YB×(1-a2) + YC×(1-a) + Y0) / (YA + YB + YC + Y0+ Gh)

Ih = Gh×Uh

YA = YB = YC = Y

Ih = UФ×Gh×(3Y + Y0) / (3Y + Y0+ Gh)
Трехфазная сеть с изолированной нейтралью.
Сеть типа IT.





RA = RB = RC = R

CA = CB = CC = C                   Z = 1/(1/R + jw×C)
Ih = Uф/(Rh + Z/3)
Чем больше сопротивление провода, которого коснулся человек, тем меньше ток через тело человека.

а)

RA = RB = RC = R

CA = CB = CC = 0                    Z = 1/(1/R)
Ih = Uф/(Rh + R/3)

Такие сети применяются там, где необходима высокая электробезопасность.

б)

RA = RB = RC = R

CA = CB = CC = ¥
Ih@Uф / Rh





Таким образом, по мере возрастания длины сети опасность сети возрастает.
Трехфазная сеть с изолированной нейтралью, аварийный режим работы.
Предположим, что фазный провод В замкнут на землю (RЗ).
А) человек прикоснулся к фазному проводу В.

IЗМ = UФ / (RЗ + Z/3)    RЗ

Uh = UФ× RЗ / (RЗ + Z/3)           при a1 = a2 = 1

На этом принципе основана защита «защитное шунтирование».
Б) человек коснулся исправного провода.

Uh = Ö3×UФ                  Ih = UЛ /  (RЗ + Rh)
Трехфазная сеть с заземленной нейтралью.
Сеть типа TN.





Y0>> YA, YB, YC

Нормальный режим работы: Ih = UФ / (Rh + R0) @UФ / Rh
Аварийный режим работы: КЗ на фазе В.

а) человек касается фазного провода В

Uh = IЗМ×RЗМ×a1×a2 = UФ×RЗМ /(R0+ RЗМ)×a1×a2

В основном R0
б) человек касается исправного фазного провода

UЛ≥ Uh≥ UФ





      RЗМ


    продолжение
--PAGE_BREAK--Лекция №


Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током.
Классификация:

По принципу действия:

1.      Технические способы и средства, снижающие напряжение прикосновения.

2.      Технические способы и средства, ограничивающие время воздействия на человека.

3.      Технические способы и средства, ограничивающие доступ к токоведущим частям.


Технические способы и средства защиты от поражения электрическим током

Защита от прикосновения

Защита при прикосновении

Защита при замыкании на корпус

-         защитные оболочки

-         электрозащитные ограждения

-         безопасное расположение работающих и механизмов

-         индикация напряжения и сигнализация об опасности поражения током

-         изолирование рабочего места

-         защитная изоляция (рабочая, дополнительная, двойная, усиленная)

-         электрозащитные средства (предохранительные приспособления)

-         защитное отключение

-         применение малых напряжений

-         защитное разделение сетей

-         защитное шунтирование

-         выравнивание потенциалов

-         защитное изолирование рабочего места

-         защитное заземление

-         зануление

-         защитное отключение

-         выравнивание потенциалов

-         защитное разделение сети

-         применение малых напряжений

-         применение двойной изоляции

-         компенсация токов замыкания на землю



Защитное заземление

ПУЭ ГОСТ 12.1.030 – 81; ПТБ

Преднамеренное соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением в месте замыкания на корпус с целью снижения Uпр и Uш.

Назначение защитного заземления: снижение вероятности поражения током при замыкании на корпус.

Принцип заземления: снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шага за счет снижения потенциала заземленного оборудования (подбор Rз) и за счет выравнивания потенциалов (изменение l1).





А) RЗ = ¥

Uh = Uф×Rh/(Rh + Z/3)

Б) RЗ = есть     IЗ = Uф/(RЗ + Z/3)

UЗ = Uф×RЗ/(RЗ + Z/3)

Uh = UЗ×l1l2

Заземление будет эффективным, если, подбирая RЗ, снизим Uh до безопасного значения.
Сеть типа TNC





IЗ = UФ/(RЗ + R0)

UК = UЗ = UФ× RЗ /(RЗ + R0)

Uпр = UЗ×l1l2

В сети с заземленной нейтралью защитное заземление в качестве единственной защиты не используется.

Область применения: сети до 1000 Вольт. Сети трехфазные, трехпроводные, с изолированной нейтралью; однофазные сети, изолированные от земли; сети постоянного тока с изолированной средней точкой источника питания. Сети напряжением более 1000 вольт, там только заземление.

Типы заземляющих устройств.

Заземляющие устройства – совокупность заземлителя и заземляющих проводников. В зависимости от взаимного расположения заземлителя и заземляемого оборудования различают 2 типа заземляющих устройств.

1.      Выносное З.У. (сосредоточенное)

2.      Контурное З. У.
1.





Классификация автоматических устройств
1.      По типу входного сигнала

–        прямого действия (Ih, Uh)

–        косвенного действия l (t) = f (Ih)

2.      По типу входного сигнала и сложности их использования

–        простые (1 сигнал)

–        сложные (много сигналов, зависящих друг от друга)

–        комбинированные (несколько сигналов, не зависящих друг от друга, и имеющих различную физическую природу)

3.      По конструкции

–        моноблочные

–        блочные

4.      По числу исполняемых функций
Устройство защитного отключения

ГОСТ 124155-85       ГОСТ Р50807-95

УЗО – для автоматического отключения установки при однофазном прикосновении к частям, находящихся под напряжением, недопустимым для человека или при возникновении в электроустановке Iут (замык.), превышающих заданное значение.

По виду входных сигналов УЗО реагирует на:

-         несимметрию фаз I0нулевая последовательность

-         напряжение корпуса

-         ток на землю

-         несимметрию Uф относительно земли

-         оперативные токи – накладываются на рабочий ток эл. устройства

-         комбинированные УЗО

Область применения – сети с заземленной нейтралью до 1000 В.


         



Iå=Ih + DI – TN-C

DI = Uф(YAi + a2×YBi +a×YCi)

В TN–C проводимость проводов вне зоны защиты не влияет на значение входного сигнала

Если Iå =Ih проводимости в зоне зашиты симметричны.

 



Выбор параметров УЗО:

Уставка Iуст = Ihдлит = 10 мА

Iуст

Iуст > 10 мА – недозащита

Iуст зависит от Iнагрузки

Iуст > 10 мА уменьшаются ложные срабатывания

Выбор времени срабатывания УЗО

-         в сети с изолированной нейралью Ih = Ö3×Uф/Rh

-         в сети с заземленной нейралью Ih = Uф/Rh

Ih = 50/T

УЗО, реагирующее на потенциал корпуса

 



ОК – отключающая катушка, РН – реле напряжения, IЗ×RЗ = jЗ, jК>jК допустà отключение потребителя от сети.

При меняется в том случае, когда зануление или заземление изначально ненадежны.

Уставка: jуст = jК допуст

Uhдопуст = jК×a1×a2

Достоинства: простота

Недостаток: мало функциональное, неселективное, без самоконтроля.

RВ нужно включать вне зоны растекания тока от RЗ (исключается ложное срабатывание)
Защитное шунтирование.

 



В момент времени t0произошло однофазное прикосновение, через человека протекает ток Ih=Uф/(Rh+Z/3). В момент времени t1 происходит замыкание фазного провода, которого коснулся человек, при этом ток через человека снижается до значения отпускающего. В момент времени t2 происходит отключение фазы от земли, а в интервале времени t2 – t1 происходит освобождение человека.

При прикосновении человека происходит перераспределение напряжения фаз относительно земли. Uф, которой коснулся человек, однозначно меньше напряжения опережающей фазы.

Устройство выбора фазы для замыкания работает со следующей логикой:

1.      ¯ Uф, которой касается

2.      ­Uф, опережающей
Применение малых напряжений

Малое напряжение ~

U = 10, 12, 24, 36, 42 В

На постоянном токе U = 110 В

БСНИ – безопасное сверхнизкое напряжение ~ 50 В

Применение малого напряжения не обеспечивает полную безопасность.

Требования к источникам – либо автономные источники, либо понижающие трансформаторы, имеющие гальваническую развязку и имеющие защиту от перехода напряжения с высокой стороны. Можно применять электромашинный преобразователь.

Применение: в особо опасных помещениях, при проведении строительных работ.
Электрическое разделение сетей.

Разветвленные сети с изолированной нейтралью, имеющие большую емкость и малое сопротивление изоляции.





            Ih = Uф/(Rh+r/3)

Потребитель подключается через разделительный трансформатор. Ограничение применения большие массогабаритные трансформаторы. В соответствии с ПУЭ можно подключать к ним не более одного потребителя. Запрещается в разделительном трансформаторе заземлять или занулять нейтраль на вторичной стороне, либо заземлять выводы этой вторичной обмотки.
Защита от опасности при переходе напряжения с высшей стороны трансформатора на низшую.

Защита специальным предохранителем.





            U = Uм + UЗ             U = Uм + UЗ/2
Контроль изоляции

-         не осуществляет защиты от поражения электрическим током

-         измерение Rизол с целью выявления дефектов и предупреждения замыканий на землю и КЗ

2 вида контроля:

-         периодический контроль (оперативный)

-         ПКИ (постоянный контроль изоляции)

Периодический осуществляется с помощью МЕГАОМЕТРА.

Для определения типа изоляции нужно знать Uрабà  Rизол доп à измерение на определенном пределе à Uà Rизол с помощью мегаометра

Мегаометр на сеть – оперативное U – Rизол

Недостатки:

–        требуется выключенная сеть

–        измерение в дискретные промежутки времени

–        измерение на постоянном токе (отличны от реальных значений на переменном)

ПКИ – измерение Rизол под рабочим напряжением в течении всего  времени работы электроустановки с действием на сигнал – сложное устройство, реагирует на оперативный ток с действием на сигнал.
Защитное изолирование.

-         рабочая изоляция обеспечивает работоспособность установки

-         дополнительная изоляция – дополнение к рабочей для защиты от поражения электрическим током

-         двойная изоляция – рабочая + дополнительная

-         усиленная изоляция – эквивалентна двойной
Компенсация емкостной составляющей токов замыкания на землю.

Если Ссети = 0,3 мкФ/фаза, то полная проводимость фазных проводов мало отличается от емкостной. Дальнейшее ­ Rизол не приведет к ­ сопротивления проводов относительно земли.

Между нейтральной точкой и землей включают компенсационную индуктивность (в резонанс с емкостью).


   



Воздействие ЭМП на человека и окружающую среду.
Электрическое поле создает электрический заряд (неподвижный)

Магнитное поле создается движущимся зарядом.

Е, H – напряженности          D – диэлектрическое смещение, B – магнитная индукция.

Скорость распространения ЭМВ в среде V = c/sqrt(m×e)
Полный спектр ЭМВ.

ДВ       1 – 104 Гц

РВ       104 – 3×1010 Гц

            Поддиапазоны ВЧ     100 кГц – 30 МГц

                                      УВЧ  30 МГц – 300 МГц

                                      СВЧ  300 МГц – 300 ГГЦ

ИКВ    3×1010 – 4×1011 Гц

Свет    4×1014 – 7,5×1014 Гц

УФВ    7,5×1014 – 7,5×1016 Гц

Рентген           7,5×1016 – 2×1019 Гц

gизлуч    2×1019 – 1021 Гц

Космические лучи     > 1021 Гц
Линейные среды – параметры среды не зависят от значений ЭМП
Источники ЭМП:

-         атмосферное электричество

-         радиоизлучение Солнца и галактик

-         ЭМП Земли

-         Радиотехника и связь

-         Металлургия

-         Эл-тех промышленность

-         Эл-термич. установки

-         Интроскопические методы исследования

-         ОРУ, ЗРУ

-         ЛЭП > 330 кВ

-         Соленоиды

-         Постоянные магниты

-         Электромагниты
Биологическое действие ЭМП промышленной частоты.
Будем говорить об интенсивности электрического поля промышленной частоты. Интенсивность м/п при U> 330 кВ.

Биологические эффекты накапливаются, в результате возможно развитие отдаленных эффектов: рак крови, опухоль мозга …

При 50 Гц можно констатировать, что эл. и магн. Поля не связаны между собой, поэтому их воздействие можно рассматривать отдельно. При 50 Гц поглощение м/п в 50 раз меньше, чем электрического.

Электроустановки на 50 Гц – электрическое квазистатическое поле.

Поле является неравномерным, несимметричным, т. к. образовано электродами различной формы.

Тепловое и информационное воздействие – возбудимость ЦНС рефлекторное воздействие поля, тормозной эффект – прямое воздействие на спиной и головной мозг. Основной фактор – индуцированный в теле человека ток.

Напряженность эл. поля зависит от ряда факторов:

-         напряжение электроустановки

-         расстояние от точки, в которой определяют напряженность и токоведущими частями

-         высоты размещения над землей токоведущих частей

Для уединенного, ¥ длинного прямолинейного проводника, заряженного равномерно по длине

Е = t/(2×p×e0×m) В/м

t — линейная плотность заряда

e0– 8,85×10-12 Ф/м

m – кратчайшее расстояние от провода, в котором определяют напряженность. Вектор Е совпадает по направлению с линией, соединяющей точку и провод.

Если взять трехпроводную трехфазную воздушную линию: Е=с×Uф/(4×p×e0)×К





Через человека, находящегося вблизи электроустановок, постоянно стекает электрический ток. Если он изолирован от земли, через него все равно течет ток. В обоих случаях значение тока почти одинаково.

Значение тока зависит от:

-         Uном

-         Местонахождения человека

ОРУ 500 кВ    I~ = 250 мкА

                        Iср = 135 мкА

ОРУ 750 кВ    Imax = 350 мкА

                        Iср = 180 мкА

Около опоры несколько мкА, около провдов 500 – 700 мкА. Вдали от проволов 100 – 150 мкА
Нормирование воздействия электрического поля промышленной частоты.
Степень отрицательного воздействия эл. поля можно оценить по:

-         количеству поглощаемой телом человека энергии эл. поля

-         напряженности поля, там где находится человек

С точки зрения удоьства измерения нормируемой величиной является Е

Длительное значение тока, протекающего через тело человека 50 – 60 мкА (ГОСТ 10.1002 – 84)

Предельный уровень напряженности 25 кВ/м

Пребывание в электрическом поле до 5 кВ/м допускается без применения средств защиты.

5 – 25 кВ/м ограничение пребывания по времени.

-         20 – 25 кВ/м время

-         5 – 20 кВ/м t = 50 /Е – 2   à        Е = 50/t + 2

При нахождении персонала в зоне различной напряженности время пребывания

Tпр= 8×(tE1/TE1 + … +tEn/TEn)

Tпр – приведенное время, эквивалентное по биологическому действию эффекту пребывания в эл. поле в нижней границе нормируемой напряженности.

TEn – допустимое пребывание, соответствующее напряженностям.

Tпр£ 8 часов

-         до 5 кВ/м – без ограничения времени

-         от 5 до 10 кВ/м – 3 часа

-         от 10 до 15 кВ/м – 90 мин

-         от 16 до 20 кВ/м – 10 мин

-         от 20 до 25 кВ/м – 5 мин
Прогнозирование радиационной обстановки при ядерной катастрофе

ЯК – аварии на предприятии ядерного цикла; ядерный взрыв.

При прогнозировании обстановки:

1.      определение (уточнение) закона спада уровня радиации Д – доза, Р = dД/dt экспозиционная доза

2.      определение дозы внешнего g-излучения

3.      определение допустимого времени пребывания людей на местности, зараженной радиоактивными веществами при заданной дозе облучения

4.      определение времени входа в зону заражения при заданном значении дозы облучения и продолжительности работы

1.      При делении ядерного топлива образуется несколько сот радионуклидов с разными периодами полураспада (T1/2). В общем случае состав этой смеси неизвестен, поэтому говорим об усредненном значении показателя спада:

Рt2 = Рt1×(t2/t1)-n, где Рt1 и Рt2 – уровни радиации во времена  t1 и t2; n – показатель спада уровня радиации.

 



                             

 



2.      Определение дозы внешнего g-излучения

Р = dД/dt при неизвестном составе оценивается только внешнее g-излучение

Д = t1∫t2 Р(t)dt = t1∫t2 Р1(t/t1)-ndt = P1/t1-n×t1∫t2 t-ndt = P1/t1×1/(1-n)×t1-n∣t1t2 = P1/(t1×(1-n))×(t21-n – t11-n) = 1/(1-n)×(P2×t2 – P1×t1)

Для ядерного взрыва: Д = 5×P1×t1 — 2×P2×t2

Для ядерной аварии: Д = 2×P1×t1 — 2×P2×t2

Доза до полного распада (при n = 1,2): Д¥ = 5×P1×t1 – атомный взрыв

                                                                  Д¥ = ¥ — атомная авария
3.      Определение допустимого времени пребывания

Тдоп = tk — tm     tk = t1   tm = t2

Д = Ддоп              Рк = Р1Рм = Р2

Время входа для оптимального входа, чтобы не поздно и не рано

    продолжение
--PAGE_BREAK--Лекция №14
1.

Звук — колебательное движение упругой среды, распространяется волнообразно

Шум — беспорядочное сочетание звуков различной частоты и различной интенсивности

Инфразвук — 20 Гц — Звук — 20 кГц — Ультразвук
Характеристики шумовых полей

Физические характеристики шумового поля

1)

Звуковое давление — разность давлений в возмущенной и невозмущенной среде

P = Pмгн×P0     [Па]     [H×м]

Pмгн — мгновенное давление

P0— давление в невозмущенной среде
2)

I — энергия переносимая перпендикулярно-направленной звуковой волной в секунду через поверхность 1 м2 — интенсивность

I = P2 / (r×C)

r — скорость распространения звука

r × С — удельное акустическое сопротивление среды
3)

Звуковая мощность — общее количество энергии излучаемое в пространство за единицу времени

W = ∫ IdS

W = SI = 2 pr2I        [Вт]     — открытое пространство (отсутствие отраженного звука)

I = W / (2 pr2)
В помещении действует прямой и отраженный звук

Iотр = 4 W / A

А — характеристика помещения (облицовочные материалы) — общее звукопоглащение
a = (Iпад – Iотр) / Iпад

a = 0 … 1

a = 0 — падающий и отраженный звуки одинаковы

a = 1 — полностью поглащается материалами

А = a1S1 + … anSn

a1…n — звукопоглощение различных поверхностей

S1…n — площадь

I = W / (2 pr2) + 4 W / A
Уровень интенсивности через абсолютное значение интенсивности

LI = 10 ×lg (I / I0)

LP = 20 ×lg (P / P0)

I0, P0— порог слышимости, при различных источниках шума изменяется по давлению в 108 раз и по интенсивности 1016 раз
Человеческое ухо способно реагировать на относительное изменение интенсивности пропорционально логарифму количества энергии раздражителя.

Складывать уровни звукового давления нельзя. Перейти от уровня к интенсивностям

I = I0×10 0,1 Li

P = P0×10 0,05 Lp

IS= I1 + I2 … In = I0Si=1n( 100,1 LIi )
Звуковая мощность и звуковое давление можно представить в виде суммы синусоидальных

колебаний определенной

частоты. Каждое такое

синусоидальное колебание можно характеризовать среднеквадратичным значением и частотой.
Частотный спектр.

В зависимости среднеквадратичного значения от частоты (по характеру спектра) шумы подразделяют на:

—    низкочастотные (максимум находится ниже 400 Гц)

—    среднечастотные (400 – 1000 Гц)

—    высокочастотные (выше 1000 Гц)
Для измерения шума используют различные шумомеры



—    микрофон
Сигнал с микрофона подается на  усилитель, затем на анализатор и на: стрелочный индикатор; магнитофон; осциллограф; компьютер.
fгр = √(fнижн×fверх)
Актава — fверх / fнижн = 2
Нормирование шума

ГОСТ 1.003-83

Классификация шумов

По характеру спектра:

—    широкополосные (непрерывный спектр шириной более 1 актавы)

—    тональные (узкий спектр)

По временным характеристикам:

—    постоянные шумы (за 8 часовой рабочий день изменяется не более чем на 5 dB по шкале А) [dBA]

—    непостоянные шумы (колебающиеся во времени – меняющиеся непрерывно – на 5 dB с интервалом 1 с и более

—    импульсные шумы состоят из одного или нескольких сигналов длительностью менее 1 с
При нормировании шума исходят из допустимых (терпимых) условий

1)      Для постоянного шума нормируют уровни звукового давления в dB в активных полосах частот 63, 122 Гц … до 8000 Гц (8 актавных полос)

2)      Для ориентировочных оценок. Нормированный уровень звука в dB по шкале А измеряемый по временной характеристике медленношумомера: для компьютера (без принтера) – 50 dBA
Нормирование непостоянного шума

Приводится к постоянному по эквивалентному уровню энергии (в dBA)


    продолжение
--PAGE_BREAK--Способы защиты от шума
по Белову
Обеспечивается за счет:

1)      разработка шумобезопасной техники

2)      применение коллективных способов защиты

3)      применение индивидуальных способов защиты
Методы и способы:

1)      уменьшение шума в источнике

2)      изменение направленности излучения

3)      рациональная планировка цехов предприятий

4)      акустическая обработка помещений

5)      уменьшение шума на пути его распространения

6)      применение индивидуальных средств защиты


Лекция №15 Инфразвук
Колебания среды с f

Распространяется на очень большие расстояния, так как поглощение в нижних слоях атмосферы очень мало 8×10–6 дБ/км. Естественные источники: землетрясения, подводные взрывы, бури, компресоры, ЭП, дизельные установки, электропровода и любые машины с числом рабочих ходов

При воздействии возникает головная боль

100 – 120 дБ – вызывает осязаемое движение базабанных перепонок, понижается острота слуха, зрения.

С увеличением уровня инфразвука появляется чувство вибрации внитренних органов.

Низкочастотные колебания >150 дБ не переносятся человеком.

Нормирование инфразвука (по санитарным нормам и правилам)

1)      Уровень звукового давления, значения которого в актавах 2, 4, 8, 16, 31.5 не более 90 дБ

Внутри здания инфразвук не нормируется

Допускается оценка уровня инфразвука в дБ по шкале А или линейной шкале.
Методы и средства защиты от инфразвука.

Существенно отличаются от способов защиты от шума

1)      Уменьшение инфразвука в источнике (подбирая режимы работы оборудования), чтобы fосн импульсов лежала за пределами инфразвукового диапазона При выборе конструкций предпочтение отдают малогабаритным машинам с большой жесткостью.

2)      Применение звукоизоляции инфразвука. На практике представляет очень сложную задачу, так как требует очень сложную конструкцию. Этот способ практически не применяется.

3)      Применение глушителей. Хороший эффект. Звук распространяется по определенному тракту.

4)      Применение механических преобразователей частоты. Модуляция инфразвуковых колебаний осуществляется с помощью ультразвуковой сирены, которая устанавливается на пути распространения волны.

5)      Метод звукопоглощения. Там где есть источники устанавливают единичные звукопоглотители.


Ультразвук
f > 20 кГц

Ультразвук делится на два диапазона:

1.      от 11,2 до 100 кГц, распространение ультразвука происходит воздушным и контактным путем.

2.      от 100 кГц до 1 ГГц Ультразвук распространяется только контактным путем. Длина волны очень маленькая, создаются ультразвуковые лучи, которые на малой площади дают очень большое звуковое давление.

Очистка деталей, гидролокация, ускорение химических реакций, медицина, сварка.

Естественные источники: различные животные, природные явления.
Нормирование ультразвука по ГОСТ.

Уровни звуковых давлений в двух диапазонах частот:

1)      11 – 20 кГц — 75 – 110 дБ;

2)      20 –100 кГц — не более 110 дБ.

Воздействие на человека: операторы ультразвуковых установок.

1.      Функциональные нарушения центральной нервной системы;

2.      Изменяется кровенное давление, состав и свойства крови;

3.      Головные боли, быстрая утомляемость;

4.      Потеря слуховой чувствительности.
Способы защиты от воздействия ультразвука.

1.      При передаче через воздух:

–        использование более высоких рабочих частот;

–        изготовление оборудования в звукоизолирующем исполнении (обклейка эластичными материалами;

–        установка специальных экранов;

–        установка источников в отдельных помещениях.

2.      При контактном воздействии:

–        исключение контакта человека с этой установкой;

–        специальные индивидуальные средства защиты (вибрационнные перчатки, виброизолирующие покрытия).
Защита от воздействия вибраций.

Под вибрацией понимается движение механической системы при котором происходит постоянное увеличение и уменьшение во времени значения по крайней мере одной координаты.


    продолжение
--PAGE_BREAK--