Основные меры защиты людей от поражения электрическим током. Меры защиты от поражения электрическим током Технические меры защиты от поражения электротоком

Основными техническими средствами защиты человека от поражения электрическим током, используемыми отдельно или в сочетании друг с другом, являются: защитное заземление, зануление, защитное отключение, электрическое разделение сети, малое напряжение, электрозащитные средства, уравнивание потенциалов, двойная изоляция, предупредительная сигнализация, блокировка, знаки безопасности.

Защитное заземление – это преднамеренное электрическое соединение с грунтом Земли металлических нетоковедущих элементов электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением.

Область применения защитного заземления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СИН. При этом в помещениях без повышенной опасности защитное заземление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках - при напряжении выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока.

Защитное заземление специально предназначено для обеспечения электробезопасности и позволяет уменьшить напряжение, приложенное к телу человека, до длительно допустимого значения . Защитному заземлению подлежат доступные для прикосновения человека металлические нетоковедущие элементы электроустановок, которые могут оказаться под напряжением, например, из-за повреждения изоляции фазного проводника сети. Схема защитного заземления представлена на рис. 4.10.

На рисунке пунктирными линиями показано эквивалентное сопротивление Z из /3 , которое заменяет комплексные сопротивления изоляций фаз в случае их равенства, но подключено к нейтрали N электрической сети.

В случае пробоя фазы на корпус ток замыкания определяется по формуле

в которой влиянием параллельного соединения R з и R h можно пренебречь (R з ||R h << Z из /3 ), т. к. R з << Z из . В результате ток замыкания на землю в СИН напряжением до 1000 В практически не превышает 5 А, а в большинстве случаев он во много раз меньше.

Для обеспечения приемлемой безопасности прикосновения к повреждённой электроустановке в СИН (замыкание фазы на корпус) необходимо обеспечить в любое время года достаточно малую величину сопротивления заземления.

Защитное заземление осуществляют с помощью заземляющего устройства , которое представляет собой совокупность заземлителей (естественные или искусственные) и заземляющих проводников.

Естественные заземлители – это непосредственно контактирующие с грунтом электропроводящие элементы коммуникаций, зданий и сооружений, специально не предназначенные для целей заземления, но используемые как заземлители. К ним относятся арматура железобетонных фундаментов, металлические водопроводные трубы, проложенные в земле, обсадные трубы скважин. Запрещается использовать в качестве естественных заземлителей трубопроводы горючих жидкостей, взрывоопасных или горючих газов.

Искусственные заземлители – это предназначенные для устройства заземления стальные электроды (трубы, стержни, уголки) длиной до нескольких метров, имеющие непосредственный контакт с грунтом. Их применяют, если естественные заземлители отсутствуют или их сопротивления растеканию тока не удовлетворяют требованиям.

Заземляющие проводники – это электрические проводники, соединяющие заземлители с заземляемыми элементами электроустановок.

ПУЭ и ГОСТ 12.1.030-81* устанавливают, в частности, что в сетях с U ф = 220 В сопротивление заземляющего устройства не должно превышать 4 Ом (R з ≤ 4 Ом ). Если мощность источника электроэнергии (трансформатора, генератора) не превышает 100 кВА, тоR з ≤ 10 Ом . Таким образом обеспечивают напряжение на корпусе аварийной электроустановки, не превышающее 20 В, что считается допустимым.

Зануление – это преднамеренное электрическое соединение нетоковедущих частей электроустановок, которые в аварийных ситуациях могут оказаться под напряжением, с глухозаземлённой нейтралью электрической сети с помощью нулевого защитного проводника (НЗП).

Область применения зануления – электроустановки напряжениями до 1000 В, питающиеся от СЗН. При этом в помещениях без повышенной опасности зануление является обязательным при номинальном напряжении электроустановок 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока, а в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных, а также в наружных установках - при напряжении выше 42 В переменного и выше 110 В постоянного тока. Схема варианта зануления в СЗН приведена на рис. 4.11, где Пр1 и Пр2 – плавкие предохранители линии питания и электроустановки.

Нулевой защитный проводник НЗП необходимо отличать от нулевого рабочего проводника N. Нулевой рабочий проводник при необходимости может быть использован для питания электроустановок. В реальной сети он может быть совмещён с НЗП, за исключением случая питания переносных электроприёмников, если он соответствует дополнительным требованиям, предъявляемым к НЗП. Должна быть обеспечена гарантированная непрерывность НЗП на всём протяжении от зануляемого элемента до нейтрали источника питания. Это обеспечивается отсутствием элементов защиты (плавких предохранителей и автоматических выключателей) а так же разного рода разъединителей. Все соединения НЗП должны быть выполнены на основе сварки или быть резьбовыми. Полная проводимость НЗП должна составлять не менее 50 % от проводимости фазного проводника.

При замыкании одной из фаз на зануленный корпус электроустановки возникает контур короткого замыкания, образуемый источником фазного напряжения и комплексными сопротивлениями фазного (Ż ф) и нулевого защитного (Ż нзп) проводников, величина тока в котором гарантирует быстрое срабатывание ближайшего к электроустановке элемента защиты (Пр2). С целью дополнительного повышения уровня электробезопасности, например, при обрыве НЗП, его повторно заземляют (на рис. 4.11 R п – сопротивление повторного заземлителя). При отсутствии R п напряжение на корпусе повреждённой установки может превышать 0,5U ф, а в случае применения повторного заземлителя оно может быть несколько снижено.

Таким образом, при занулении безопасность человека, касающегося корпуса повреждённой установки, обеспечивается за счёт уменьшения времени воздействия опасного напряжения, действующего до момента срабатывания элемента защиты.

Для того чтобы обеспечить быстрое отключение аварийной установки, ток короткого замыкания согласно требованиям ПУЭ должен не менее чем в 3 раза превышать номинальный ток плавкой вставки ближайшего предохранителя или в 1,4 раза превышать ток уставки автоматического выключателя.

В СЗН с занулением нельзя заземлять корпус установки, не присоединив его прежде к НЗП.

Защитное отключение - это автоматическое отключение всех фаз контролируемого участка сети, обеспечивающее безопасные для человека сочетания тока и времени его воздействия при возникновении опасности поражения человека током (ПУЭ-99). Такого рода ситуации возникают, например, в случаях замыканий на землю, снижения сопротивлений изоляции, неисправностях устройств заземления или зануления, а также при однофазном прикосновении человека к токоведущим элементам установок. Защитное отключение может использоваться как самостоятельная мера защиты, а также в сочетании с занулением или защитным заземлением для обеспечения большей безопасности.

Устройство защитного отключения (УЗО) может быть использовано в сетях с любым режимом нейтрали. Оно подключено к контролируемой электроустановке и при недопустимом ухудшении параметров электробезопасности отключает её от источника питания. Принцип защиты с помощью УЗО заключается в уменьшении времени протекания опасного тока через человека. Эффективность УЗО определяется его быстродействием. В любом случае сочетание напряжения прикосновения, действующего до момента отключения, и времени срабатывания должно соответствовать требованиям ГОСТ 12.1.038-82*.Все УЗО строятся по одному функциональному принципу (рис. 4.12). Датчик Д реагирует на изменения одного или нескольких параметров Uэу , характеризующих электробезопасность. Его выходной сигнал U д пропорционален используемому входному сигналу УЗО, на который оно реагирует. В формирователе аварийного сигнала Uас (ФАС) сигнал датчика U д сравнивается с установленным уровнем срабатывания Uп . Он пропорционален уставке УЗО, т.е. значению входного сигнала устройства, при котором оно срабатывает. Если U д >Uп , то сигнал U АС через элемент согласования (по мощности, напряжению) ЭС приводит к размыканию контактов отключающего устройства ОУ. Практическое разнообразие УЗО определяется используемыми входными сигналами и выбранными конструктивными элементами. Входными сигналами могут являться ток нулевой последовательности (при несимметрии фазных токов утечки), напряжение нулевой последовательности (при несимметрии напряжений фаз относительно земли), напряжение корпуса установки относительно земли, ток замыкания (утечки) на землю.

Электрическое разделение сети . Реальные электрические сети могут иметь глухозаземлённую нейтраль, быть протяжёнными и разветвлёнными, что резко увеличивает опасность поражения при однофазном прикосновении человека. На рис. 4.13 показан пример разветвлённой однофазной сети, содержащей N ответвлений с соответствующими сопротивлениями изоляции. Результирующее сопротивление изоляции Z из сети определяется как результат параллельного соединения сопротивлений изоляции N отдельных участков и сопротивлений изоляции Z ЭУ электроустановок. Оно может оказаться недостаточным для обеспечения приемлемой безопасности однофазного прикосновения и может составлять, десятки кОм.

С целью повышения без­опасности в таких случаях применяют электрическое раз­деление разветвлённой сети на ряд участков с помощью специальных разделительных трансформаторов РТ (рис. 4.14). От каждого из них разрешается питание только одного электроприёмника с номинальным током элемента защиты не более 15 А. Участок сети, подключенный к вторичной обмотке РТ, имеет малые протяжённость и разветвлённость. Поэтому легко обеспечивается большое сопротивление изоляции проводников питания относительно земли. Разделительные трансформаторы могут входить в состав, блоков питания (преобразователей напряжения) радиоэлектронных устройств. Следует иметь в виду, что выводы вторичной обмотки РТ должны быть изолированы от земли.

Применение малых напряжений . Существенное повышение уровня электробез­опасно­сти может быть достигнуто путём уменьшения рабочих напряжений электроустановок. Если номинальное напряжение электроустановки не превышает длительно допустимой величины напряжения прикосновения, то даже одновременный контакт человека с токоведущими частями разных фаз может считаться относительно безопасным.

Малым называется напряжение не более 42 В переменного и не более 110 В постоянного тока, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 12 В, т. к. при таких напряжениях сопротивление тела человека обычно не менее 6 кОм и, следовательно, ток, проходящий через тело человека, не превысит 2 мА. Такой ток можно считать условно безопасным. В производственных условиях для повышения безопасности эксплуатации переносных электроустановок применяются малые напряжения 36 В (в помещениях с повышенной опасностью) и 12 В (в особо опасных помещениях). Однако в любом случае малые напряжения являются лишь относительно безопасными, т.к. в худшем случае ток через тело человека может превысить значение порогового неотпускающего.

Источниками малого напряжения являются гальванические элементы, аккумуляторы, преобразователи напряжения или трансформаторы. Получение малых напряжений с помощью автотрансформаторов не допускается , т. к. токоведущие элементы сети малого напряжения в этом случае гальванически связаны с основной электрической сетью.

Область применения малых напряжений ограничивается в основном ручным электрифицированным инструментом, переносными лампами, светильниками местного освещения в помещениях, как с повышенной опасностью, так и особо опасных.

Электрозащитные средства - это средства индивидуальной защиты, служащие для защиты людей от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля. По своему назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и предохранительные.

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и от земли. Различают основные и дополнительные изолирующие средства. Основные изолирующие средства имеют изоляцию, способную длительное время выдерживать рабочее напряжение электроустановки, и, следовательно, с их помощью можно касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. Основными изолирующими средствами для электроустановок напряжением до 1000 В служат изолирующие штанги, изолирующие и электроизмерительные клещи, диэлектрические перчатки, слесарно-монтажный инструмент с изолирующими рукоятками, указатели напряжения. Дополнительные изолирующие средства применяют лишь в комплекте с основными средствами для обеспечения большей безопасности. К ним относятся диэлектрические боты и галоши, изолирующие подставки и коврики. Все изолирующие средства должны подвергаться испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации, о чём на них делается соответствующая отметка.

Ограждающие защитные средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей, находящихся под напряжением (изолирующие накладки, щиты, барьеры, ограждения-клетки), а также для предотвращения появления опасного напряжения на отключенных токоведущих частях (переносные заземляющие устройства).

Предохранительные защитные средства служат для защиты персонала от факторов, сопутствующих его работе с электроустановками. К ним относятся средства защиты от падения с высоты (предохранительные пояса), при подъёме на высоту (монтёрские когти, лестницы), от световых, тепловых, механических, химических воздействий (защитные очки, щитки, рукавицы) и электромагнитных полей (экранирующие каски, костюмы).

Уравнивание потенциалов применяют в помещениях, имеющих заземлённые или занулённые электроустановки для повышения уровня безопасности. При этом к сети заземления или зануления подключают элементы производственных конструкций, трубопроводы. С этой же целью в ванных комнатах жилых зданий металлические корпуса ванн должны быть гальванически соединены с металлическими трубами водопровода.

Двойная изоляция представляет собой совокупность рабочей и защитной (дополнительной) изоляции, при которой доступные прикосновению металлические части электроустановки не приобретают опасного напряжения при повреждении только рабочей или только защитной изоляции. Согласно требованиям ГОСТ 12.2.006-87 двойную изоляцию обязательно должны иметь устройства бытового или аналогичного общего применения. Установки с двойной изоляцией не следует заземлять или занулять, поэтому они не имеют соответствующих присоединительных элементов. В качестве дополнительной изоляции используют пластмассовые корпуса, ручки, втулки. Если устройство с двойной изоляцией имеет металлический корпус, он должен быть изолирован от конструктивных частей установки, которые могут оказаться под напряжением (шасси, оси регуляторов, статоры электродвигателей) изолирующими элементами.

Предупредительная сигнализация служит для выдачи сигнала опасности при приближении к частям, находящимся под высоким напряжением.

Блокировки предотвращают доступ к неотключенным токоведущим частям электроустановки, например, при ремонте. Электрические блокировки осуществляют разрыв цепи контактами, размыкающимися при открывании аппаратурной дверцы или не позволяют её открыть, если не снято высокое напряжение с токоведущих частей. Механические блокировки имеют конструктивные элементы, не позволяющие включит аппарат при открытой крышке или открыть аппарат, когда он включен.

Знаки и плакаты безопасности предназначены для привлечения внимания работающих к опасности поражения током, предписания, разрешения определённых действий и указаний с целью обеспечения безопасности. Они бывают запрещающими, предупреждающими, предписывающими и указательными.

Сегодня мы с читателем будем говорить на очень ответственную тему, а именно, обсудим основные организационно технические мероприятия от поражения электрическим током. Все мы привыкли воспринимать электричество как данность и, порой, забываем, насколько опасным оно может быть для жизни людей, поэтому не будет лишним напомнить, как обезопасить себя и свою семью от непредвиденных ситуаций, которые могут возникнуть и в быту.

Первым делом давайте определим некоторые термины, которые будут часто встречаться по ходу нашего материала:

• Токоведущая часть – участок проводки или электроустановки, находящийся во время работы под напряжением. Нулевой рабочий проводник, также относится к этой категории.
• Открытая проводящая часть – место электроустановки, к которому можно свободно прикоснуться. Номинально она под напряжением не находится, однако в силу определенных обстоятельств, этот элемент может тоже оказаться под напряжением, например, если будет нарушена изоляция.
• Сторонняя проводящая часть – оборудование, не являющееся частью электроустановки, но способное проводить ток.
• Прикосновение прямое – контакт живого организма (человека или животного) напрямую с токоведущей частью.
• Прикосновение косвенное – контакт с открытыми проводящими частями.
• Сверхнизкое напряжение – для переменного тока составляет показатель не более 50В, а для постоянного – 120В.
• Уравнивание потенциалов – соединение проводящих частей, приводящее к уравниванию в них потенциалов.
• Автоматическое отключение – размыкание одной или нескольких фаз в автоматическом режиме. Применимо также и для нулевого провода.

Теперь можно переходить непосредственно к материалу.

Основные меры защиты

Поражение током может возникать как при прямом, так и при косвенном прикосновении к токоведущим частям электроустановки.

Чтобы этого не происходило, применяются следующие меры (по отдельности или в группе):

• Изоляция токоведущих частей;
• Использование ограждения и оболочки;
• Возведение барьеров;
• Ограничение зоны доступа к работающей электроустановке;
• Применение, в качестве рабочего, сверхнизкого напряжения.

Это, что касается исправных электрических устройств.

На случаи повреждения изоляции, чтобы косвенное прикосновение не приводило к удару током, применяются:

• Заземление открытой части электроустановки;
• Использование различных устройств для организации автоматического отключения питания;
• Уравнивание и выравнивание потенциалов;
• Организация двойной, усиленной изоляции;
• Опять же – использование сверхнизких напряжений;
• Разделение электрических сетей;
• Обустройство изолирующих помещений, которые служат своеобразным буфером, никак не проводящим ток.

Интересно знать! Если электроустановка находится в зоне уравнивания потенциалов, то ей не требуется защита от прямых прикосновений. При этом максимальное рабочее напряжения для переменного тока не должно превышать 25В в помещениях, в которых отсутствует повышенная опасность, и 6В во всех остальных случаях. Для постоянного тока эти значения равны 60 и 15 Вольтам, соответственно.

Защита от косвенного прикосновения выполняется во всех случаях, если рабочее напряжение не попадает в категорию сверхнизких. Если речь идет о помещениях с повышенной опасностью, то подобные меры могут потребоваться и для более низких напряжений.

Общие условия применения мер защиты подробно расписываются в ГОСТ Р 50571.3-94.

Заземление защитное

Теперь давайте более подробно распишем основные меры защиты, перечисленные выше, и начнем с наиболее встречающейся – заземления.

Заземление прибора – это ничто иное, как соединение его открытой части с заземляющим устройством (контуром).

Само заземление делится на два типа:

1. Рабочее заземление – его еще называют функциональным. Точки электроустановок заземляются для того, чтобы обеспечить работу устройства, яркий пример – это нейтраль трансформатора.
2. И защитное заземление, устанавливаемое на приборы и оборудования в целях обеспечения безопасности. Применяется оно в сетях, где нейтраль изолирована, либо глухо заземлена.

Как мы знаем, электричество, как и вода, идет по наименьшему пути сопротивления. Поэтому при прикосновении к прибору находящемуся под напряжением ток потечет не через человека, а по альтернативному пути.

Справка! Сухая, чистая и неповрежденная кожа человека имеет расчетное сопротивление от 3000 до 100000 Ом, тогда как сопротивление проводника заземления практически нулевое.

Если вам интересны численные значения, установленные для защитных заземлений, то обратитесь к тексту ПУЭ, 7-е издание – оно подбирается в зависимости от режима нейтрали, сопротивления (удельного) для грунта и уровня напряжения.

Для заземлений измерение сопротивления выполняется сразу после монтажа или после капитального ремонта, только в самые сухие дни, к которым относятся: зимой – морозные, летом – жаркие. Тогда же производится измерение напряжения и на прикосновение. Выполняется такая процедура 1 раз за 6 лет.

В идеале у каждого введенного в эксплуатацию заземляющего устройства должен быть паспорт, в котором указываются:

• Схема устройства;
• Дата последней поверки и ее результаты;
• Технические данные;
• Характер произведенного ремонта и внесенных изменений.

Защитное зануление

Организационные меры защиты от поражения электрическим током могут выполняться в виде зануления устройств. Это преднамеренное соединение открытых частей приборов с нейтралью самого источника электропитания, также выполняемое в целях безопасности. На схеме выше показана принципиальная схема такого соединения.

Суть подключения состоит в том, чтобы превратить любые утечки тока при прикосновении к корпусу электроустановки в однофазное короткое замыкание. В результате ток вырастает до достаточной величины, чтобы сработало автономное устройство защиты, которое автоматически отключит подачу питания – разомкнет цепь на фазе.

Другими словами, принципиальное отличие такой схемы от защитного заземления заключается в том, чтобы сократить время, за которое человека может ударить током. Все мы знаем, что ток в цепи протекает с огромной, световой скоростью, так что время срабатывания защитного оборудования измеряется десятыми долями секунд.

Для автоматического отключения фазы в цепях до 1 кВ применяются плавкие предохранители и специальные выключатели.

Интересно знать! Надежное срабатывание плавкого предохранителя происходит тогда, когда ток в цепи превысит его номинальное значение в 3 раза, поэтому изготовление этих элементов своими руками строго запрещено. Цена экономии невелика, но риск…

Уравнивание потенциалов

Схема соединения проводников при уравнивании подразумевает достижение равенства потенциалов.

• Если кто не знает, то напряжение – это разница потенциалов на концах проводника. Если этой разницы нет, то и ток течь не будет.
• Другими словами, задача такого соединения сделать среду, в которой передвигается человек, свободной от образования разности потенциалов – все проводящие части электроустановок и неэлектротехнического оборудования, находящегося в помещении (водопроводные трубы, трубы отопления и прочее), соединяются друг с другом.
• В результате, если возникает пробой на корпус электрического прибора, то под таким же напряжением оказываются все потенциальные проводники, включенные в цепь.

Защитное оборудование

Понятно, что схемы защиты не могут функционировать без нужного оборудования.

Автомат УЗО

Наиболее эффективными и распространенными защитными устройствами являются автоматы автоматического отключения – УЗО. К неоспоримому достоинству этих устройств относится не только возможность защиты при касании человеком открытых частей прибора (корпуса), но и при касании токоведущих частей.

• Суровая статистика по электротравматизму показывает, что подавляющее число случаев поражения человека током происходит именно во время контакта с токоведущими частями, ведь изоляция выходит из строя достаточно редко.
• Именно поэтому, применение УЗО считается обязательным условием обеспечения достаточной безопасности пользователей.
• Принцип работы таких агрегатов заключается в постоянном контроле за некоторой входной величиной, которая сравнивается с номинальной. В случае отклонений моментально происходит разъединение цепи.

• УЗО отличаются друг от друга эффективностью, которая измеряется временем, уходящим на срабатывание защиты. Отключение происходит обычно спустя 0,06-0,13 секунд. Скорость срабатывания зависит от конструкции датчика и преобразователя.
• В качестве исполнительных органов таких устройств применяются магнитные пускатели, контакторы и автоматические выключатели.
• Параметр электричества, который дает возможность оборудованию заключать, что произошло поражение током, называется входным сигналом УЗО – чаще всего анализируется сила тока в цепи.
• Наиболее безопасное оборудование настроено таки образом, что аппарат срабатывает тогда, когда входной сигнал равен самой большой величине допускаемого тока, который проходит сквозь тело человека.

ПУЭ четко описывает все требования, которые относятся к применению УЗО:

• УЗО, которые реагируют на дифференциальный ток, на групповые линии под питание розеточных сетей, расположенные на улице и в помещениях повышенной опасности, ставятся в обязательном порядке. К примеру, на розетки в ванной комнате, отнесенные от места приема душа на 0,6 метра, ставится УЗО, реагирующее на дифференциальный ток не более 30 мА.
• УЗО ставится и тогда, когда имеющаяся автоматика (пробки) не в состоянии разомкнуть цепь быстрее, чем за 0,4 секунды в сетях на 220В, по причине низкого значения токов и если отсутствует системы, выравнивающие потенциалы.
• Ставятся эти устройства и на передвижные электроустановки, получающие питание от стационарных источников. Помимо этого, они имеют защиту в виде защиты устройства от сверхтоков.
• УЗО ставятся на электроустановки, получающие питание от сети с глухозаземленной нейтралью, с защитным заземлением открытых частей, которые не соединены с нейтралью. При этом устройство подбирается с учетом потенциала корпуса электроустановки по сравнению с землей.
• Нельзя применять устройства защитного отключения в трехфазных сетях, у которых нейтраль – это один общий проводник.

УЗО должны периодически подвергаться проверке. Сроки ее проведения обычно определяет инструкция завода изготовителя, однако этот период не может превышать одного квартала. Для включенного в сеть УЗО, проверка выполняется нажатием на кнопку «тест» или просто «т».

Совет! При обнаружении неисправности, эксплуатация электрооборудования, не имеющего других степеней защиты, запрещается.

Прочие средства защиты для сетей до 1000В

Не все коллективные меры защиты поражения электрическим током являются оборудованием в цепи. Данные приспособления принято разделять на основные и дополнительные.

К разряду первых относят:

• Изолирующая штанга – оборудование, которым можно касаться электроустановок во время их работы. Их корпус сделан из качественного диэлектрика, в зависимости от типа которого, эти приспособления можно применять в установках до 550кВ.

• Токоизмерительные и изолирующие клещи – предназначены для замены предохранителей в установках, работающих под напряжением до 1000В, либо измерения тока в цепи. Применяется совместно с диэлектрическими перчатками и защитными очками.

• Указатели напряжения или другими словами тестеры . Применяются для проверки текущего напряжения в электрической сети.

• Изолированный инструмент и диэлектрические перчатки. Тут все предельно понятно, стоит упомянуть лишь, что к изолированному инструменту относятся любые монтажные приспособления с ручками покрытыми слоем диэлектрика, которые применяются при монтаже и ремонтных работах в электроустановках.

Дополнительные меры защиты отличает то, что они не в состоянии защитить от поражения током сами по себе, и могут применяться только совместно с основными. Служат они для защиты шага и прикосновения.

К ним относятся:

• Диэлектрические галоши;

• Ковры диэлектрические;

• Диэлектрические подставки и подкладки различной конфигурации;

• Изолирующие колпаки.

Но и это далеко не все. Также при работе с электроустановками иногда необходимо пользоваться средствами индивидуальной защиты в виде касок, очков и щитков, респираторов и противогазов, рукавиц и страховочных средств от падения с высоты.

Своевременное обеспечение персонала всеми средствами защиты, а также их надлежащее состояние – это залог безопасной работы.

Первая помощь при ударах током

Бывает так, что, несмотря на все предосторожности, удары электрическим током происходят все равно. В зависимости от текущего напряжения и силы тока, последствия могут различаться, просто от дискомфорта до смертельного исхода.

Порой, своевременные действия способны спасти жизнь человеку, поэтому давайте немного поговорим про то, как оказывается первая помощь при поражении электрическим током.

Основные правила

Первое, что нужно помнить – до человека, которого бьет током нельзя прикасаться голыми руками, иначе, бить начнет и вас.

• Заботимся о своей безопасности. Для того чтобы убрать от пострадавшего провод нужно надеть перчатки – лучше резиновые, но при их отсутствии любые сухие. Ток может протекать и по полу, поэтому обязательно нужно находиться в обуви, либо стоять на диэлектрической поверхности.
• Теперь убираем с потерпевшего провод и оттаскиваем его в сторону не менее чем на 10 метров. Тащить обязательно нужно за одежду, чтобы нечаянно не нанести травму.
• Вызываем бригаду скорой помощи.
• Прощупываем пульс через сонную артерию, проходящую в шее. По запястью его определить сложнее, так как сосуды там мельче, да и если вы находитесь до сих пор в перчатках, то можете просто его не услышать.

• Если пострадавший потерял сознание, то необходимо проверить реакцию его зрачков на свет. Приподнимается верхнее веко, после чего смотрится, изменяется ли диаметр зрачка. Если света вокруг мало, понадобится фонарик.
• Проверить можно и наличие дыхания.
• Если пульса и дыхания нет, а зрачок имеет большой диаметр и не реагирует на свет, то значит, у пострадавшего наступила клиническая смерть. Необходимо срочно провести реанимационные сердечно-легочные мероприятия (непрямой массаж сердца и искусственное дыхание).
• Если человека сознание не покинуло, то ему необходимо придать лежачую позу на боку и укрыть его сверху одеялом или курткой, чтобы он согревался.
• Пострадавшего нельзя оставлять одного, так как его состояние может ухудшиться в любую минуту. Ждем приезда врача, который уже примет решение, что делать дальше.

Интересно знать! После успешной реанимации нередки случаи повторной остановки сердца, поэтому за состояние пострадавшего нужно постоянно следить.

Помните, что оказание первой помощи пострадавшему достаточно шоковый момент, поэтому держите себя в руках и не думайте ни о чем другом, кроме того, что вы можете спасти чужую жизнь. Эмоции нужно отложить на потом.

Дать точную оценку состояния пострадавшего сможет только профессионально подготовленный врач, но и вы по описанным признакам сможете понять степень поражения человека.

Как освободить человека от проводов

Особенность удара человека током в том, что если он держится руками за проводник, происходит непроизвольное сокращение мышц, из-за чего убрать провод становится очень сложно, а человека при этом продолжает трясти и бить. Оказать помощь ему вы, не сможете до тех пор, пока не обесточите проводник или не устраните контакт.

• Самым оптимальным решением будет отключение тока во всей цепи, если по близости имеется соответствующий рубильник или выключатель.
• В противном случае обязательно понадобятся сторонние приспособления: перчатки или сухая доска.
• В случае, когда пострадавший крепко обхватил провода, можно перерубить их топором, держать за деревянную ручку.

Если удар током произошел на высоте, то дополнительно необходимо учитывать возможность падения человека.

Поддержание жизненных функций

К таковым действиям относятся все реанимационные мероприятия, а также следующее:

• Если при касании вы чувствуете, что человек холодный, то его необходимо укрыть, за исключением мест с ожогами, так как это значительно усилит болевой эффект.
• Человеку нужно придать наиболее удобное положение.
• Если на лицо вторичные травмы с кровотечениями, то их нужно купировать. Тут важно помнить, что при венозном кровотечении кровь выталкивается толчками, и она имеет темный оттенок. В этом случае накладывается жгут прямо на место очага. Для артериального кровотечения характерно, что кровь выходит струей и имеет ярко-красны, алый оттенок – жгут накладывается немного выше раны.
• Если у человека имеются переломы, то на конечность нужно наложить шину, в качестве которой подойдет любой ровный и жесткий предмет.
• При падении человек может получить травму позвоночника. В таком случае его перемещение лишний раз производить не рекомендуется.
• Пытаться вправлять вывихи не стоит, так как вы можете только навредить.

Что нельзя делать

Не менее важно не забывать про то, что делать во время оказания помощи запрещается:

• Во-первых , прикасаться голыми руками к человеку под напряжением и проводам, чтобы не получить удар самому.
• Во-вторых , пострадавшему нельзя придавать положение сидя, даже если он находится в сознании.
• В-третьих , не пытайтесь обработать термические ожоги мазями или всякими народными средствами.
• В-четвертых , не давайте пострадавшему никаких лекарств, даже если знаете, что нужно. Приехавшие врачи могут повторить прием, из-за чего может получиться передозировка.
• И в-пятых , не оставляйте потерпевшего, даже если признаки жизни отсутствуют. Проводите реанимационные мероприятия до приезда врачей, так как снабжение тканей кровью и кислородом останавливаться не будет.

На этой, не совсем позитивной ноте, закончим статью. Техника безопасности и первая помощь при поражении током – это те знания, которые не будут лишними. Никогда не знаешь, что может произойти рядом с тобой в следующую минуту. Если желаете подробнее разобраться в правилах оказания первой помощи при ударах током, то просмотрите прикрепленное видео.

Чтобы при работе с электрическими установками обеспечить хороший уровень безопасности используют комплекс специальных организационно-технических мероприятий . В него включают индивидуальные и коллективные средства защиты, обучение персонала и систему проверки знаний, заземление, автоматическое отключение оборудования, другие средства.

Энергия должна быть безопасной

Положения и нормативы

Подробно тематические правила изложены в соответствующих государственных стандартах. Их создают с учётом международных норм, на основе практического опыта, научных знаний, лабораторных исследований, испытаний. Общие положения, технические и организационные средства приведены в ГОСТ IEC 61140-2012. Этот документ вступил в действие с 01.07.2014г. Он ратифицирован уполномоченными органами стран СНГ. Практики используют Правила устройства электроустановок в разных версиях (ПУЭ). В настоящее время актуальной для РФ является 7-ая редакция.

В стандартах указано, что область применения нормативов защиты человека от поражения током распространяется на все электрическое оборудование. Сделано разделение на две основные группы:

• низковольтная – до 1000 В переменного (1500 В постоянного) тока;
• высоковольтная – выше 1000/ 1500 В соответственно.

Особенности некоторых терминов, которые использованы в этой статье:

• Основная защита от поражения электрическим током разрабатывается для нормальных условий. В действительности учитывают возможность повреждений, повышенную влажность, иные значимые дополнительные факторы.
• Опасной для человека частью при высоком напряжении считают не только проводник, но и поверхность изоляции.
• Защитный барьер создается для предотвращения случайного доступа персонала к определенным частям оборудования. Ограждение не позволяет проникнуть к ним с любого направления.
• Основной изоляционный слой обеспечивает защиту человека при обычных условиях. Дополнительный – выполняет те же функции при повреждении. Двойной изоляцией называют наличие двух слоев одновременно.
• Шаговым называют напряжение между точками, расположенными на расстоянии 1 метра друг от друга (п. 3.33. ГОСТ IEC 61140-2012).
• Следующие технические ограничения силы тока/заряда применяют при расчете параметров определенных защитных средств:
  

1. Ощутимый порог – 0,5 мА переменный (2 мА постоянный) ток.
2. Болевой порог – 3,5 и 10 мА соответственно.
3. При наличии заряда ощутимый порог составляет 0,5 мкКл, а болевой – в 100 раз больше.

Техническая пассивная защита

К этой категории относят надежную изоляцию проводника, предотвращающую контакт человека с токоведущими частями. Параметры слоя рассчитывают с учетом возможных механических и других внешних воздействий. Он должен препятствовать проникновению воды и кислорода, чтобы исключить появление и развитие коррозийных процессов. Его сопротивление создают не менее 0,5 МОм относительно земли. Если используется двойная изоляция, то минимально допустимое сопротивление в 10 раз больше.

Для защиты человека от поражения током применяют заземление. Для этого соединяют металлические корпуса и каркасы оборудования проводником с заземляющим элементом (контуром). При замыкании можно почувствовать напряжение прикосновения, но ток не будет опасным. Обязательно такую систему используют при монтаже установок, работающих с трехфазными сетями 380 V.

Схема заземления в частном доме

Заземляющее устройство может быть выносным и контурным. Вторая схема более эффективна. Она предполагает близкое расстояние от оборудования до точек заземления. Если имеется такая возможность, проводник подключают к трубопроводам водоснабжения, металлическим частям фундаментов.

Не допускается подсоединение к газовым магистралям. При необходимости в землю погружают специально изготовленные для этого элементы из металла. Сопротивление соединяющего проводника не должно превышать 4 Ом для низковольтного оборудования. Но для частных потребителей допустимо 30 Ом максимум.

К этой же категории пассивных защитных средств относится снижение до безопасного для человека уровня (42 В) напряжения питания потребителей электроэнергии. Приведенные выше цифры являются только примерными. Для точного расчета необходимо учитывать особенности конкретных условий и нормы, установленные в ПУЭ.

Активная техническая защита

В трехфазных четырехпроводных сетях переменного тока применяют схему «зануления». Чтобы выровнять потенциалы при возникновении аварийных ситуаций, один из проводов заземляют и соединяют с корпусом оборудования. Если возникнет короткое замыкание (КЗ), соответствующий участок сети будет отключен. Для этого в цепь включают плавкие предохранители или автоматы.

Такие средства защиты персонала будут работать четко, если расчетный ток при КЗ превысит номинал плавкой вставки не менее чем в три раза.

Аналогичным образом, с учетом проводимости, подбирают модель автоматического выключателя. В этом случае допустимо применять меньшую кратность значений тока по отношению к режиму короткого замыкания, более 1,4 раза при работе напряжениями до 1000 В. Современные модели таких устройств обеспечивают отключение подачи тока примерно за 0,01 с.

Модель автоматического выключателя

Чтобы повысить надежность такой схемы подбирают минимально возможное сопротивление цепи защитного контура. Нулевой проводник подключают к земле в нескольких местах, поэтому даже при обрыве необходимая функция будет выполнена.

Отключение установок от однофазных сетей производится с помощью специализированных защитных устройств. Они срабатывают, если снижается сопротивление изоляции, или человек прикасается к токоведущим частям оборудования. Их применяют отдельно, а также как дополнение к заземлению (занулению).

Параметры выборы автоматов

Предупредительные действия

В следующем перечне приведены мероприятия, которые обеспечат ограничение доступа человека в определенную зону, сообщат о потенциальных опасностях:

• Барьеры. Они предназначены для квалифицированных работников, но не способны предотвратить доступ случайно оказавшихся в опасной зоне людей. Эти конструкции не допускают контакт с частями оборудования, которые находятся под напряжением.
• Ограждения создают с достаточно большой механической прочностью. Их оснащают запорными механизмами, либо соединениями, которые разъединяются только с применением инструментов.
• Световая, цветовая и звуковая сигнализация предупредит выполнение неправильных действий персоналом или посторонним человеком. В некоторых ситуациях нужный результат достигается установкой специальных блокирующих устройств.

Ограждение электроустановок для ограничения доступа посторонних лиц

Индивидуальные средства

При производстве работ специалисты используют:

• Штанги и клещи, которыми производятся измерения, выполняется замена плавких предохранительных вставок. Специальные отвертки, пассатижи, ключи. Указатели фазы, напряжения. Все перечисленные изделия оснащаются изолирующими рукоятками, предотвращающими поражение человека электрическим током .
• Коврики, галоши, перчатки, изготовленные из диэлектрических материалов. Маски, респираторы, каски, другие средства защиты.

Индивидуальные защитные средства от поражения электрическим током

• Мобильные устройства заземления.
• Таблички, предупреждающие о выполнении работ с электрическим оборудованием. Знаки, запрещающие проход в опасную зону.

Если необходимо применяют стремянки, вышки, страховочные пояса и канаты, противогазы и респираторы, защитные очки и специальную одежду.

Организационные мероприятия

Выполнение следующих мероприятий помогает предупреждать возникновение опасных ситуаций:

• Правильная работа отдела кадров предприятия. Подбор для работы в соответствующих подразделениях сотрудников, не имеющих ограничений по здоровью, достигших возраста 18 лет. Хорошее физическое и психическое состояние должно подтверждаться официальными справками о прохождении профессиональных медицинских осмотров.
• Полноценное обучение персонала правилам обслуживания электрических установок с учетом актуальных норм безопасности. Полученные знания проверяются. Перед выполнением работ производится инструктаж. Должностные инструкции разрабатываются с учетом действующих норм ГОСТов, утверждаются официально приказом в письменной форме.
• Назначается человек, ответственный за электрооборудование, выполнение правил техники безопасности.
• В установленные нормами сроки производится контроль изоляции и других параметров электрических сетей. Для этого используют соответствующие нормативные акты, которые собраны в едином документе «Правила устройства электроустановок». В России действует седьмая редакция сборника. Последние изменения были утверждены Минэнергетики РФ 08 июля 2002 г. для отраслевых предприятий со сроком действия от 01.01.2003 г. Периодичность осмотров устанавливается в зависимости от характеристик оборудования и условий его эксплуатации.

Дополнительные меры

Упомянутые выше «Правила устройства электроустановок» не являются стандартами. В них не включены положения, относящиеся к защите оборудования при пожарах, грозах. Именно поэтому необходима разработка действенной защиты с учетом особенностей конкретных задач.

Специальные меры применяют при наличии увеличенной напряженности электрического поля в помещении.

Надо помнить, что превышение норм способно вызвать существенные изменения состояния сердечно-сосудистой и нервной систем организма человека.

Видео про СЗ

О существующих средствах защиты от поражения электрическим током можно узнать из видео ниже.

Отрицательное влияние на здоровье способны оказать статические заряды. Их устраняют с помощью правильного применения материалов при изготовлении корпусов и других частей агрегатов и машин. Некоторые современные изделия не электризуются даже при наличии способствующих этому процессу условий. Снимают излишний заряд с помощью заземления. В некоторых случаях необходимый результат получают, повышая влажность, добавляя проводящие добавки, изменяя другие параметры технологических процессов в процессе обработки диэлектрического сырья.

Существуют следующие способы защиты, применяемые отдельно или в сочетании друг с другом: защитное заземление, зануление, защитное отключение, электрическое разделение сетей разного напряжения, применение малого напряжения, изоляция токоведущих частей, выравнивание потенциалов.

Рабочее заземление (преднамеренное соединение с землей какой-либо точки электроустановки) предназначено для обеспечения работы ее в нормальном и аварийном режимах. Оно обеспечивает соединение с заземлителем нейтральных точек силовых трансформаторов или генераторов (с помощью заземляющих проводников), т.е. при непосредственном соединении их с заземлителем или через малое активное сопротивление (в несколько Ом) нейтрали либо соединение нейтралей через трансформатор тока. Проводники и заземлители обычно изготавливаются из низкоуглеродистой стали.

Заземлители в виде штырей, вбиваемых в землю, называют электродами, которые могут быть одиночными или групповыми. Заземлитель имеет характеристики, обусловленные стеканием по нему тока в землю: напряжение на заземлителе; изменение потенциалов точек в земле вокруг заземлителя в зависимости от их расстояния от заземлителя в зоне растекания тока – вид потенциальной кривой; вид линий равного потенциала – эквипотенциальных линий на поверхности земли; сопротивление заземляющего устройства; напряжения прикосновения и шага.

В электроустановках с рабочим напряжением до 1000 В широко распространена трехфазная четырехпроводная сеть с глухозаземленной нейтралью ; стандартными напряжениями в этих сетях являются напряжения 220/127 , 380/220 , и 660/380 В .

Защитное заземление применяется для защиты обслуживающего персонала от опасного напряжения при прикосновении к электроустановке (напряжения прикосновения ), оно начинает действовать с момента повреждения её изоляции.

Подобное заземление необходимо для электроустановок при напряжениях 500 В и выше переменного и постоянного токов, при напряжениях 36 В и выше переменного и 110 В постоянного токов в помещениях с повышенной опасностью, особо опасных и в наружных электроустановках, при всех напряжениях переменного и постоянного токов во взрывоопасных помещениях.

Части электроустановок (корпуса электрических машин, трансформаторов, электрических аппаратов, вторичные обмотки измерительных трансформаторов и т.д.) во время аварийных режимов могут оказаться под напряжением и в случаях прикосновения к ним вызывать поражение электрическим током, поэтому они подлежат заземлению. Заземление электроустановок не требуется при номинальных напряжениях 36 В и ниже переменного и 110 В и ниже постоянного тока во всех случаях, за исключением взрывоопасных установок.

Шаговое напряжение (напряжение шага) возникает между ногами человека, стоящего на земле, из-за разности потенциалов на поверхности земли при растекании в земле тока замыкания на землю. Напряжение шага отсутствует, если человек стоит на линии равного потенциала или вне зоны растекания тока, т.е. на расстоянии более 20 м от заземлителя.

Для заземления могут быть использованы детали уже существующих сооружений, которые называются естественными заземлителями:

Металлические и железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящихся в соприкосновении с землей;

Металлические трубопроводы, проложенные в земле, за исключением трубопроводов горючих жидкостей и газов;

Свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле;

Обсадные трубы скважин и т.д.

Наименьшие размеры электродов искусственных заземлителей:

В качестве заземляющих и нулевых проводников, соединяющих корпуса оборудования с заземлителями, могут применяться:

Специальные проводники;

Металлические конструкции оборудования и зданий;

Стальные трубы электропроводок, алюминиевые оболочки кабелей;

Металлические открыто расположенные трубопроводы всех назначений, за исключением трубопроводов для горючих жидкостей и газов, канализации и центрального отопления.

Проводники присоединяют к корпусам оборудования сваркой или болтовым соединением с обеспечением доступности для контроля или переделки при ухудшении контакта. Последовательное включение в цепь заземления или зануления отдельных корпусов оборудования запрещается.

Зануление предусматривает глухое заземление нейтрали источника или трансформатора трехфазного тока, одного вывода источника однофазного тока, наличие нулевого провода и его повторного заземления.

Заземление нейтрали источника имеет целью понизить напряжение на корпусах оборудования и на нулевом проводе, с которым эти корпуса соединены, до безопасного значения при замыкании фазного проводника на землю.

Повторное заземление нулевого провода предназначено для снижения напряжения на корпусах оборудования при замыкании фазы на корпус как при исправном, так и при оборванном нулевом проводе.

Зануление в электроустановках до 1000 В применяется в четырехпроводных сетях с глухозаземленной нейтралью трансформатора или генератора, в сетях с заземленным выводом источника однофазного тока, в сетях с заземленной средней точкой источника постоянного тока, зануление выполняется в тех же случаях, что и защитное заземление.

Защитное отключение – защита от поражения электрическим током путем отключения электроустановки при появлении опасности замыкания на корпус оборудования или непосредственно при касании токоведущих частей человеком. Устройство защитного отключения (УЗО) состоит из чувствительного элемента, реагирующего на изменение контролируемой величины, и исполнительного органа, отключающего соответствующий участок цепи.

УЗО применяется в электроустановках напряжением до 1000 В с изолированной или глухозаземленной нейтралью в качестве основного или дополнительного технического способа защиты, если безопасность не может быть обеспечена путем применения заземления или зануления или если заземление или зануление не могут быть выполнены по некоторым причинам.

Малое напряжение (не более 42 В между фазами и по отношению к земле) применяется для ручного инструмента, переносного или местного освещения в любых помещениях и вне их. Оно применяется также в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных для питания светильников местного стационарного освещения, если они расположены на высоте менее 2,5м.

Распространено в применении напряжение 36В, а в замкнутых металлических емкостях должно применяться напряжение не более 12 В.

Электрозащитные средства и предохранительные приспособления Согласно ПТУ, защитными средствами называются приборы, аппараты и устройства, переносные и перевозимые приспособления и устройства, а также отдельные части устройств, приспособлений и аппаратов, служащие для защиты персонала, работающего на электроустановках, от поражения электрическим током.

Все защитные средства делятся на основные и дополнительные.

Основными защитными средствами называются такие, которые надежно выдерживают рабочее напряжение электроустановки и при помощи которых допускается касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением. К ним относятся (в электроустановках до 1000 В): диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными рукоятками, указатели напряжения, изолирующие клещи.

Дополнительными защитными средствами являются такие, которые сами не могут обеспечить безопасность при касании токоведущих частей - это диэлектрические галоши, диэлектрические резиновые коврики, изолирующие подставки.

К предохранительным приспособлениям относят предохранительные пояса (для удержания работающего на высоте), монтерские когти, лазы.

Раздел III Электроника

Промышленная электроника является одним из направлений технической электроники, которая связана с применением электронных приборов и устройств в различных отраслях промышленности и обслуживанием этих отраслей электронными устройствами измерения, контроля управления, преобразования электрической энергии, а также электронными технологическими установками.

В промышленной электронике можно выделить три области:

1. Информационная электроника составляет основу электронно-вычислительной и информационно-измерительной техники, а также устройств автоматики. К ней относятся электронные устройства получения, обработки, передачи, хранения и использования информации, устройства управления различными объектами и технологическими процессами.

2. Энергетическая электроника связана с устройствами преобразования электрической энергии средней и большой мощностей. Сюда относятся выпрямители, инверторы, мощные преобразователи частоты и другие устройства.

3. Электронная технология включает в себя методы и устройства, используемые в технологических процессах, основанных на действии электромагнитных волн различной длины (высокочастотные нагрев и плавка, ультразвуковая резка и сварка и т. д.), электронных и ионных пучков (электронная плавка и сварка и т. д.).

Главными свойствами, обусловливающими широкое применение электронных устройств, являются высокая чувствительность, большое быстродействие и универсальность.

Зарождение электроники было подготовлено всем ходом развития промышленного производства в конце ХIХ – начале ХХ веков.

Краткая хронология изобретений:

1904 г. – создание двухэлектродного электровакуумного прибора – диода и применение его в качестве детектора в радиоприемных устройствах (Я. Флеминг, Англия);

1907 г. – создание трехэлектродной электронной лампы – триода, позволяющей усиливать и генерировать электрические колебания (Ли де Форест, США);

1948 г. – изобретены полупроводниковые транзисторы на основе германия (Д. Бардин, У. Браттейн, У. Шокли, США);

1958 г. – созданы первые интегральные схемы (Д. Килби, Р. Нойс, США);

1962 г. – начат промышленный выпуск интегральных микросхем.

Одним из главных направлений развития полупроводниковой электроники в последнее время явилась интегральная микроэлектроника . Начало микроэлектроники было положено в Англии во второй половине 40-х годов созданием тонкопленочных деталей на основе технологии внесения микропримесей. Важной особенностью микроэлектроники является разработка и внедрение методов предельного уменьшения физических размеров элементов микросхемы: микрорезисторов, диодов, транзисторов. Это приводит к увеличению функциональных возможностей микросхем, повышению их надежности и быстродействия, снижению потребления энергии.

Полупроводниковые приборы

Полупроводники занимают промежуточное место между металлами (проводниками) и диэлектриками (изоляторами). Для изготовления полупроводниковых приборов применяются германий, кремний, селен, арсенид галлия, фосфид галлия и др.

В чистых полупроводниках концентрация носителей заряда – свободных электронов и дырок – составляет лишь 10 16 – 10 18 на 1 см 3 вещества. Для снижения удельного сопротивления полупроводника и придания ему определенного типа электропроводности – электронной при преобладании свободных электронов и дырочной при преобладании дырок – в чистые полупроводники вносят определенные примеси. Такой процесс называют легированием , а соответствующие полупроводниковые материалы – легированными .

В качестве легирующих примесей применяют элементы третьей и пятой групп Периодической системы элементов Д. И. Менделеева. Легирующие элементы третьей группы создают дырочную электропроводность полупроводниковых материалов и называются акцепторными примесями, элементы пятой группы – электронную электропроводность и называются донорными примесями.

Основное значение для работы полупроводниковых приборов имеет электронно-дырочный переход, который для краткости называют p-n- переходом.

Электронно-дырочным переходом называют область на границе двух полупроводников, один из которых имеет электронную, а другой – дырочную электропроводность.

При соприкосновении двух полупроводников с различными типами электропроводности в пограничном слое происходит рекомбинация (воссоединение) электронов и дырок. Свободные электроны из зоны полупроводника п -типа занимают свободные уровни в валентной зоне полупроводников р -типа. В результате вблизи границы двух полупроводников образуется слой, лишенный подвижных носителей заряда и поэтому обладающий высоким электрическим сопротивлением – запирающий слой . Толщина запирающего слоя обычно не превышает нескольких микрометров.

Если подключить внешнее (открывающее ) напряжение к p-n- переходу так, что по нему будет протекать сравнительно большой прямой ток (сопротивление p-n- перехода резко снижается, запирающий слой исчезает), то переход будет открыт . Сопротивление открытого p-n- перехода будет определяться только сопротивлением полупроводника.

При изменении знаков приложенного напряжения, то есть при подаче обратного (запирающего или закрывающего ) напряжения, сопротивление запирающего слоя резко возрастает и возникает при этом небольшой обратный ток. Обратный ток значительно меньше прямого и слабо зависит от величины обратного напряжения. Вольтамперная характеристика (ВАХ) p-n перехода представлена на рис.1. Из анализа ВАХ следует основное свойство p-n- перехода – односторонняя проводимость.

Рис. 6.1. Вольтамперная характеристика p-n- переход

При большом обратном напряжении возникает резкий рост обратного тока через p-n- переход. Это явление называют пробоем . Различают лавинный, тепловой и туннельный пробои.

Лавинный пробой возникает при большом обратном напряжении, создающем в p-n- переходе увеличенную напряженность электрического поля.

Тепловой пробой возникает вследствие разогрева p-n- перехода, при этом резко возрастает число неосновных носителей, что увеличивает обратный ток и вызывает дополнительное увеличение температуры перехода.

Туннельный пробой обуславливается туннельным эффектом, возникающим в сильнолегированных, тонких p-n- переходах, внутри которых велика напряженность электрического поля и высока вероятность туннельного перехода. Как правило, только тепловой пробой вызывает необратимые изменения параметров диода. Лавинный и туннельный пробои не разрушают p-n- переход, если они не сопровождаются тепловым пробоем.

Свойства чистых и легированных полупроводников и характеристики p-n- перехода широко используют в двухэлектродных полупроводниковых приборах - полупроводниковых резисторах и диодах .

Полупроводниковыми называют приборы, действие которых основано на использовании свойств полупроводников.

Полупроводниковые резисторы

Полупроводниковым резистором называют полупроводниковый прибор с двумя выводами, в котором используется зависимость электрического сопротивления полупроводника от напряжения, температуры, освещенности и других управляющих параметров.

В полупроводниковых резисторах применяется полупроводник, равномерно легированный примесями. У линейных резисторов (рис. 6.2, а), выполненных на основе слаболегированного кремния или арсенида галлия, сопротивление практически постоянно

а б в г

в широком диапазоне изменения напряжений и слабо зависит от условии внешней среды. В варисторах используется, наоборот, нелинейная симметричная вольт-амперная зависимость (рис. 6.2, б). Такую характеристику удается получить у резисторов, изготовленных, например, из кристаллического карбида кремния, смешанного с глиной. Варисторы применяют для защиты от перенапряжений, искрогашения, стабилизации напряжения и т. д.

Полупроводниковые приборы, которых при изменении температуры можно получить значительное изменение сопротивления, называют терморезисторами (рис. 6.2, в). Относительное изменение сопротивления полупроводниковых элементов при изменении температуры характеризуется температурным коэффициентом сопротивления ТК R:

ТК R = , (1.1)

где R иΔR - сопротивление и приращение сопротивления, Ом; ΔT - приращение температуры, ° С.

Терморезисторы, которые имеют отрицательные значения TKR в широком диапазоне изменения температуры, называют термисторами. Терморезисторы, имеющие большие положительны значения ТК R в узком диапазоне изменения температуры, называют позисторами .

Терморезисторы применяют для измерения, контроля и регулирования температуры, тепловой защиты электродвигателей, противопожарной сигнализации, контроля различных свойств окружающей среды, влияющих на теплоотдачу (уровень жидкости и сыпучих материалов, стен и газов), и т.д.

В полупроводниковых приборах называемых тензорезисторами , используется зависимость сопротивления полупроводниковой пластины от деформации (рис. 6.2, г). Тензорезисторы позволяют измерять и контролировать деформации различных строительных деталей и конструкций.

Полупроводниковые диоды

Полупроводниковым диодом называют полупроводниковый прибор с одним p-n-переходом и двумя выводами, в котором используются свойства перехода.

Электрод, подключенный к р -области, часто называют анодом , а электрод, соединенный с п -областью – катодом . На рис. 6.3 показана структура, условное обозначение полупроводниковых диодов и полярность прямого напряжения.

Все полупроводниковые диоды подразделяют на два класса: точечные и плоскостные . Точечные диоды используют в основном для выпрямления.

Выпрямительные диоды (рис. 6.3, а) предназначены для выпрямления переменного тока. Данные приборы обеспечивают большую величину прямого тока и выдерживают повышенные обратные напряжения. Диоды малой и средней мощности используются в источниках питания компьютеров и другой радиоэлектронной аппаратуре. Диоды большой мощности используют в силовых установках для питания тяговых электродвигателей, привода станков и механизмов, обеспечения технологических процессов в химическом и металлургическом производствах. Для характеристики выпрямительных свойств диодов вводится коэффициент выпрямления , равный отношению прямого и обратного токов при одном и том же напряжении. Чем выше коэффициент выпрямления, тем меньше потери и выше КПД выпрямителя.

Стабилитрон (рис. 6.3, б) - полупроводниковый диод, вольтамперная характеристика которого имеет участок лавинного пробоя. Стабилитроны широко используются в источниках питания для получения стабильных выходных напряжений.

Туннельный диод – это полупроводниковый прибор, вольтамперная характеристика которого при прямом напряжении имеет участок с отрицательным сопротивлением. Наличие такого участка объясняется возникновением туннельного эффекта, что позволяет использовать данные диоды в схемах генерации и усиления электрических колебаний.

Варикап (рис. 6.3, в) – полупроводниковый диод, в котором используется зависимость барьерной емкости р-п -перехода от обратного напряжения. Варикап в электрических схемах, приемниках и передатчиках используется как конденсатор с изменяемой емкостью, причем эти диоды имеют гарантированный и увеличенный диапазон изменения частоты. Для уменьшения потерь варикапы имеют малые объемные сопротивления р- и п- областей полупроводника и увеличенное сопротивление при обратном постоянном напряжении.

Высокочастотные диоды – это диоды, предназначенные для работы в устройствах высокой и сверхвысокой частоты (ультракоротковолновая и космическая радиосвязь, радиолокация, телеизмерительная техника и т.д.). Данные диоды имеют малые емкости р-п -перехода. СВЧ-диоды используются для модуляции и детектирования сверхвысокочастотных колебаний в диапазоне сотен мегагерц, а также в каскадах преобразования частоты радиоприемных устройств.

Импульсные диоды предназначены для работы с быстроизменяющимися импульсными сигналами. Эти диоды должны иметь малые емкости, а также выдерживать большие прямые импульсные токи и увеличенные обратные импульсные напряжения. Применяются такие диоды в компьютерах, мониторах и телевизорах, в радиолокационных передатчиках и приемниках.

Магнитодиод – полупроводниковый диод, в котором используется изменение вольтамперной характеристики под действием магнитного поля. В качестве магнитодиодов используют выпрямительные диоды.

Тензодиод - полупроводниковый диод, в котором используется изменение вольтамперной характеристики под действием механических деформаций. В качестве тензодиодов обычно применяют туннельные диоды, у которых отдельные участки вольтамперной характеристики существенно зависят от деформации рабочего тела диода.

Фотодиоды, полупроводниковые фотоэлементы и светодиоды полупроводниковые диоды, в которых используется эффект взаимодействия оптического излучения (видимого, инфракрасного или ультрафиолетового) с носителями заряда (электронами и дырками) в запирающем слое р-п -перехода.

В фотодиоде в результате освещения р-п -перехода повышается обратный ток. В полупроводниковом фотоэлементе при освещении р-п -перехода возникает обратное напряжение. В светодиоде в режиме прямого тока в зоне р-п -перехода возникает видимое или инфракрасное излучение.

Биполярные транзисторы

Биполярный транзистор – это электропреобразовательный прибор с двумя взаимодействующими р-п-переходами и с тремя выводами.

Особен­ностью этих приборов является возможность управления с помощью небольшой мощности во входной цепи значительно большей мощностью в выходной цепи.

Подобные приборы могут иметь два режима работы: непрерывный и ключевой. При непрерывном режиме ток в выходной цепи может принимать различные, сколь угодно близкие значения. Ключевой режим работы ха­рактеризуется тем, что ток в выходной цепи может иметь только два резко отличающихся значения; такой эле­мент работает по принципу «включено - выключено».

В зависимости от чередования легированных областей различают транзисторы п-р-п -типа и р-п-р -типа . На рис. 6.4. показаны условные обозначения транзисторов и их выводы: Э – эмиттер (со стрелкой); Б – база; К – коллектор. Нужно помнить, что стрелка всегда направлена из р -области в п -область.

Рис. 6.4. Условные обозначения биполярных транзисторов

В связи с тем, что эмиттерный переход включается прямо, он имеет малое сопротивление. Коллекторный переход включается обратно и имеет очень большое сопротивление. К эмиттеру прикладывается небольшое напряжение, а к коллектору очень большое (десятки вольт). Изменяя в небольших пределах ток эмиттерного перехода можно управлять большими изменениями тока в цепи коллектора, т.е. нагрузки. Таким образом транзистор усиливает мощность.

Транзистор р-п-р -типа подчиняется общим правилам:

1) эмиттер имеет более высокий потенциал, чем потенциал коллектора;

2) цепи база-эмиттер и база-коллектор работают как диоды (первый всегда открыт, второй закрыт);

3) каждый транзистор характеризуется максимальными значениями токов коллектора, базы (I к, I б ) и напряжением между коллектором и эмиттером (U кэ );

4) ток коллектора пропорционален току базы, т.е. , где β - коэффициент усиления по току.

Для транзистора п-р-п -типа эти правила остаются в силе, но полярность изменяется на противоположную.

Различают три схемы включения транзисторов: с общей базой, с общим эмиттером и общим коллектором. Название схемы показывает, какой электрод является общим, но принцип включения подчиняется общим правилам транзистора (эмиттерный переход открыт, а коллекторный – закрыт).

Схема с общей базой . Данная схема (рис. 6.5, а) в усилителях используется очень редко, так как коэффициент усиления тока в ней равен единице.

Схема с общим коллектором. Данная схема (рис. 6.5, б) имеет коэффициент усиления напряжения близкий к единице и очень большое сопротивление входной цепи. Выходная цепь обладает малым сопротивлением. Поэтому схема с общим коллектором используется для согласования сопротивления высокоомного преобразователя с низкоомной нагрузкой. Эта схема имеет специальное название – эмиттерный повторитель . Входное сопротивление эмиттерного повторителя может достигать 500 кОм, а выходное 50…100 Ом.

Схема с общим эмиттером . Данная схема получила наибольшее распространение (рис. 6.5, в). Коэффициент усиления по току достигает 10…200. Небольшой ток базы (входного сигнала) управляет большим током выходной цепи (выходной сигнал на сопротивлении нагрузки). На рис. 6.6, а приведены входные статические характеристики транзистора p-n-p -типа, который включен по схеме с общим эмиттером. Входная характеристика (вольт-амперная характеристика эмиттерного перехода) представляет собой обычную правую ветвь вольт-амперной характеристики диода. Полупроводниковый транзистор нельзя представлять чисто механически в виде двух диодов, так как процессы в одном переходе влияют на процессы в другом. Вид входной характеристики зависит от напряжения между эмиттером и коллектором.

Выходная характеристика напоминает вольт-амперную характеристику диода, который включен обратно (рис. 6.6, б). На ток коллектора в значительной мере влияет ток базы. В рабочей области ток коллектора незначительно зависит от напряжения между коллектором и эмиттером.

Характеристики и параметры транзисторов. Статической называется характеристика транзистора, описывающая взаимосвязь между входными и выходными токами и напряжениями, когда в выходной цепи нет нагрузки. Применяются такие статические характеристики биполярных транзисторов: входные, выходные и переходные.

Входная характеристика – это зависимость ).

Выходная характеристика – это зависимость при постоянном входном токе ().

Переходная характеристика (характеристика усиления) – это зависимость при постоянном напряжении на выходе ().

Входные и выходные характеристики строят экспериментально, а переходные можно построить с помощью семейства выходных характеристик. На рис. 5, а приведены входные статические характеристики транзистора p-n-p-типа , который включен по схеме с общим эмиттером.

При расчетах схем с биполярными транзисторами применяются h-параметры транзистора. Эти параметры характеризуют свойства транзистора при малых изменениях токов и напряжений, h -параметры транзистора разные для каждой схемы включения транзистора, но в справочниках есть формулы перерасчета параметров одной схемы в другие.

Для схемы с общим эмиттеромh -параметры, выраженные с помощью входных и выходных токов и напряжений имеют вид.

Параметр представляет собой входное сопротивление транзистора при .

Параметр - это коэффициент обратной связи по напряжению при . (Обратной связью называют действие выходного сигнала на входной сигнал усилителя).

Параметр - коэффициент усиления по току при .

Параметр характеризует исходную проводимость транзистора при .

Существенными являются три ограничения использования транзистора. Ограничение по мощности , которая выделяется на коллекторном переходе и препятствует перегреву перехода. Ограничение по напряжению между коллектором и эмиттером обеспечивает отсутствие пробоя коллекторного перехода. Ограничение по коллекторному току сохраняет также работоспособность перехода.

Полевые транзисторы

В полевых (униполярных) транзисторах электрический ток создается движением носителей заряда только одного знака . Управление током осуществляется электрическим полем, которое создается входным сигналом, а не током базы. Поэтому в управляющем электроде (затворе) ток практически не протекает. Следовательно, полевой транзистор имеет очень большое входное сопротивление.

Полевые транзисторы используют в усилителях мощности и преобразователях электрических колебаний. Принцип действия полевых транзисторов основан либо на зависимости толщины канала проводи­мости (проводящего слоя полупроводникового кристал­ла, заключенного между двумя р-n -переходами) от при­ложенного к переходам обратного напряжения, либо на влиянии поперечного электрического поля на концентра­цию подвижных носителей заряда у поверхности полупроводника. Полевые транзисторы первого рода назы­вают транзисторами p-n затвором , транзисторы вто­рого рода - транзисторами с изолированным затвором или МДП - и МОП-транзисторами (металл - диэлект­рик- полупроводник и металл - окисел - полупровод­ник). В обоих случаях в полевых транзисторах с по­мощью изменения напряжения на электроде, называе­мом затвором, имеется возможность управления прово­димостью канала между истоком - стоком и тем самым значением тока между этими электродами. Преимуще­ством полевых транзисторов является то, что управле­ние током в выходной цепи производится практически при отсутствии тока во входной цепи.

Транзистор с р-n -затвором (рис. 6.7, а) представляет собой полупроводниковую пластину. На гранях этой пластины создан полупроводниковый слой другого типа. Транзистор имеет три электрода: сток С , исток И и затвор З . Электрод, от которого двигаются основные заряды, называется истоком . Электрод, к которому движутся заряды, называется стоком .

На рис. 6.7, а видно, что при снижении потенциала на затворе уменьшается сечение n -канала, то есть увеличивается его сопротивление (уменьшается ток стока). Затвор всегда включается обратно к истоку. На рис. 6.7, б, в приведены условные обозначения транзистора с р-n -затвором (с управляющим р-n -переходом) с n -каналом и с p -каналом соответственно.

Полевые транзисторы, как и биполярные, имеют три схемы включения: с общим стоком, с общим истоком и с общим затвором. Основной усилительной схемой является схема с общим истоком (рис. 6.8, а).

Выходные характеристики схемы с общим истоком называют стоковыми характеристиками (рис. 6.8, б). Они напоминают выходные характеристики биполярного транзистора. В транзисторе с управляющим р-n -переходом есть диодное соединение. При положительном заряде на затворе наблюдается обычная диодная проводимость.

В транзисторах с изолированным затвором между материалами с различными проводимостями находится пленка изолятора. Затвор действительно изолирован от истока и стока и действует на ток только своим электрическим полем. Конструктивно транзистор выполняется на полупроводниковой подложке, которая имеет проводимость, противоположную проводимости канала. Основной является схема включения с общим истоком (рис. 6.9, а).

Стоковые характеристики полевого транзистора с изолированным затвором, включенного по схеме с общим истоком, напоминают выходные характеристики биполярного транзистора (рис. 6.9, б).

Режим обеднения I характеризуется отрицательным потенциалом на затворе, режим обогащения II – положительным. Положительный потенциал на затворе способствует расширению канала, уменьшает его сопротивление и повышает стоковый ток.

Тиристоры

Тиристор – это полупроводниковый прибор с двумя устойчивыми состояниями. В простейшем случае тиристор имеет три р-n -перехода (рис. 6.10). Тиристор переключается с закрытого состояния в открытое (тиро – открыто).

Первые промышленные образцы тиристоров появились в конце пятидесятых годов ХХ в. В настоящее время эти приборы получили широкое распространение. Преимущества тиристоров следующие: малые масса и габариты, большой срок службы, высокий КПД (0,9 и более), малая чувствительность к вибрации и механическим перегрузкам, способность работать при низких (прямых) и высоких (обратных) напряжениях, а также при очень больших токах (до 5000 А). номинальные значения напряжения в закрытом состоянии достигают 5000 В.

Различают управляемые и неуправляемые тиристоры. Неуправляемые тиристоры – это динисторы или диодные тиристоры (рис. 6.10, а) – это тиристоры с двумя электродами (выводами). Переход из одного состояния в другое в динисторах осуществляется изменением значения или полярности напряжения на выводах.

Управляемые тиристоры (рис. 6.10, б) – тринисторы – имеют три электрода (анод, катод, управляющий электрод). Вольт-амперная характеристика тиристора (рис. 6.10, в) имеет три участка: I участок – тиристор закрыт; II участок – неустойчивый режим работы; III участок – тиристор открыт. Используются также симметричные тиристоры, тиристоры с пятислойной структурой (p-n-p-n-p ). На рис. 6.11 показаны стандартные обозначения тиристоров.

Организационно-технические меры защиты. Согласно требованиям нормативных документов безопасность электроустановок обеспечивается следующими основными мерами:

• недоступность токоведущих частей;
• надлежащая, а в отдельных случаях повышенная (двойная) изоляция;
• заземление или зануление корпусов электрооборудования и элементов электроустановок, могущих оказаться под напряжением;
• надежное и быстродействующее автоматическое защитное отключение;
• применение пониженных напряжений (42 В и ниже) для питания переносных токоприемников;
• защитное разделение цепей;
• блокировка, предупредительная сигнализация, надписи и плакаты;
• применение защитных средств и приспособлений;
• проведение планово-предупредительных ремонтов и профилактических испытаний электрооборудования, аппаратов и сетей, находящихся в эксплуатации;
• проведением ряда организационных мероприятий (специальное обучение, аттестация и переаттестация лиц электротехнического персонала, инструктажи и т.д.).

Электробезопасность на предприятиях необходимо обеспечивать инженерно-техническими средствами отдельно или в сочетании друг с другом. К этим средствам относят:

• защитное заземление;
• зануление;
• выравнивание потенциалов;
• малое напряжение;
• электрическое разделение сетей;
• защитное отключение;
• изоляцию токоведущих частей;
• обеспечение ориентации в электроустановках;
• недоступность к токоведущим частям;
• блокировку;
• знаки безопасности.

Рис. 14.4. Явления при отекании тока в грунт: а - растекание тока в грунте; б - напряжение прикосновения; в - напряжение шага

Инженерно-технические способы и средства защиты, обеспечивающие электробезопасность, следует использовать с учетом:

• номинального напряжения, рода и частоты тока электроустановки;
• способа электроснабжения (от стационарной сети; автономного источника питания электроэнергией);
• режима нейтрали нулевой точки источника питания электроэнергией (заземленная, изолированная нейтраль);
• вида исполнения (стационарные, передвижные, переносные);
• характеристики помещений по степени опасности поражения электрическим током;
• возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых должна быть выполнена работа;
• характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока (однофазное или двухфазное прикосновение, прикосновения, повышающие вероятность электропоражения. Электрическое разделение сети изолирует электроприемники от

общей сети, тем самым предотвращает влияние на них возникающих в сети токов утечки, емкостных проводимостей, замыканий на землю, последствий повреждения изоляции.

Состояние изоляции токоведущих частей в значительной мере определяет степень безопасности эксплуатации электроустановок.

Состояние изоляции электропроводов характеризуют тремя параметрами: электрической прочностью, электрическим сопротивлением и диэлектрическими потерями.

Электрическую прочность изоляции определяют испытанием на пробой повышенным напряжением, электрическое сопротивление - измерением, а диэлектрические потери - специальными исследованиями.

По правилам устройства электроустановок, допустимое сопротивление изоляции между фазными проводами и землей, а также между проводами разных фаз составляет не менее 0,5 МОм (500 000 Ом).

Контроль за состоянием изоляции электропроводов проводят не реже 1 раза в 3 года; профилактические испытания изоляции осуществляют в сроки, установленные ответственным за электрохозяйство на предприятии.

По исполнении изоляция бывает рабочая, дополнительная, двойная и усиленная. Рабочая изоляция токоведущих частей электроустановки обеспечивает защиту от поражения электрическим током. Изоляцию, применяемую дополнительно к рабочей, называют дополнительной электрической изоляцией. Сочетание рабочей и дополнительной изоляции называют двойной изоляцией. Например, в переносных лампах и ручном электроинструменте применяют двойную изоляцию , состоящую из рабочей изоляции токоведущих частей и дополнительной в виде корпуса, изготовленного из пластмассы, армированной для жесткости.

Усиленная изоляция представляет собой улучшенную рабочую изоляцию, которая обеспечивает такую же степень защиты от поражения электрическим током, как и двойная изоляция.

Нулевым защитным проводником в электроустановках является проводник, соединяющий зануляемые металлические конструктивные части оборудования с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока.

Нулевой рабочий проводник также соединен с глухозаземленной нейтральной точкой источника тока, но предназначен для питания током электроприемников, т.е. он является частью цепи рабочего тока и по нему проходит рабочий ток.

Нулевой рабочий проводник должен иметь изоляцию, равноценную изоляции фазных проводников; сечение его должно быть рассчитано, как для фазных проводников, на длительное прохождение рабочего тока.

Нулевой рабочий проводник разрешается использовать одновременно и как нулевой защитный (за исключением приемников однофазного и постоянного тока). В этом случае нулевой рабочий проводник должен удовлетворять требованиям, предъявляемым к нулевым рабочим и защитным проводникам.

В нулевом рабочем проводнике, если его не используют одновременно как нулевой защитный, допускается ставить предохранители.

Ориентацию в электроустановках обеспечивают отличительной окраской. На основании требований ПУЭ электропроводка должна обеспечивать возможность легко распознавать проводники по всей длине сети. Голубой цвет используют для обозначения нулевого рабочего проводника; двухцветная комбинация зелено-желтого цвета - для обозначения нулевого защитного проводника; двухцветная комбинация зелено-желтого цвета по всей длине с голубыми метками на концах линии, которые наносят при монтаже, - для обозначения совмещенного нулевого рабочего и нулевого защитного проводников; черный, коричневый, красный, фиолетовый, серый, розовый, белый, оранжевый, бирюзовый цвета применяют для обозначения фазных проводников.

Указанная расцветка проводников (жил кабеля) соответствует международным стандартам и введена, чтобы предотвратить ошибочное подключение к корпусу электроприемника фазного проводника вместо нулевого защитного.

Недоступность токоведущих частей электроустановок обеспечивают, ограждая их и распологая их на недоступной высоте.

Ограждения выполняют прочными, негорючими, из сплошных металлических листов или сеток с ячейками размером не более 25x25 см. Возможны смешанные ограждения из сетки и сплошного листа. Распределительные щиты, щиты управления, релейные щиты, пульты должны иметь ограждения высотой не менее 1,7 м на расстоянии 10 см от токоведущих частей. Наименьшая высота расположения токопроводов в производственных помещениях над уровнем пола или площадки обслуживания должна быть не менее 3,5 м.

Провода воздушных линий электропередачи на территории предприятий и в населенной местности должны располагаться на недосягаемой высоте - от 6 м и выше.

Во многих электроустановках недоступность токоведущих частей обеспечивают, применяя блокировки различного вида. Блокировка представляет собой автоматическое устройство, с помощью которого заграждается путь в опасную зону электроустановки или становится невозможным выполнение неправильных и опасных для жизни действий по переключению коммутационной аппаратуры. Например, применяют электромагнитную блокировку между разъединителями и выключателями. Она устраняет возможность отключения разъединителя при наличии токов нагрузки в отключаемой цепи. Отсутствие такой блокировки может стать причиной образования электрической дуги при резком отключении рубильника. Воздействие электрической дуги на организм человека, как правило, приводит к летальному исходу.

Для предупреждения об опасности служат предупредительные плакаты. В соответствии с назначением их подразделяют на четыре группы: предостерегающие, запрещающие, разрешающие и напоминающие.

Стационарные предостерегающие плакаты укрепляют на оборудовании. Переносные предостерегающие плакаты применяют во время ремонтных работ и испытаний. Переносные запрещающие плакаты вывешивают также при ремонтах. Переносные разрешающие плакаты выполняют в виде круга на зеленом фоне.

Технические средства защиты. К техническим средствам защиты относятся: двойная изоляция, заземление, зануление и др.

Двойная изоляция. Двойная изоляция заключается в сочетании в одном электроприемнике двух независимых одна от другой ступеней изоляции. (Например, покрытие корпуса электрооборудования, вы- полненого из полимерных материалов, слоем изоляционного материала - краской, пленкой, лаком, эмалью и т.п.)

Применять двойную изоляцию наиболее рационально, когда в дополнение к рабочей электрической изоляции токоведущих частей корпус электроприемника изготавливают из изолирующего материала (пластмасса, стекловолокно).

Защитное заземление. Это преднамеренное электрическое соединение с землей металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением вследствие замыкания на корпус.

Принцип действия защитного заземления - понизить до безопасных значений напряжение прикосновения и шага, обусловленных замыканием на корпус. Это достигается путем уменьшения потенциала заземленного оборудования (уменьшение сопротивления заземлителя), а также путем выравнивания потенциалов основания, на котором стоит человек, и заземленного оборудования (подъемом потенциала основания, на котором стоит человек, до значения, близкого к значению потенциала заземленного оборудования).

В зависимости от места размещения заземлителя относительно заземляемого оборудования различают выносные и контурные заземляющие устройства.

Выносные заземлители располагают на некотором расстоянии от оборудования. При этом заземленные корпуса электроустановок находятся на земле с нулевым потенциалом, а человек, касаясь корпуса, оказывается под полным напряжением заземлителя.

Контурные заземлители располагают по контуру вокруг оборудования в непосредственной близости, поэтому оборудование находится в зоне растекания тока. В этом случае при замыкании на корпус потенциал грунта на территории электроустановки (например, подстанции) приобретает значения, близкие к потенциалу заземлителя и заземленного электрооборудования, и напряжение прикосновения снижается.

Зануление. Чтобы предотвратить электротравматизм при эксплуатации электрооборудования, конструктивные нетоковедущие металлические части которого оказались под напряжением вследствие замыкания тока на корпус, а также при других аварийных режимах сети, применяют зануление.

Физическая сущность зануления заключается в возникновении тока короткого замыкания между нулевым проводом и поврежденной фазой. Ток короткого замыкания может достигать сотен ампер - в результате плавкая вставка расплавляется или отключается тепловое реле и система обесточивается.

Основное требование безопасности к занулению заключается в уменьшении длительности отключения замыкания - оно должно быть не более долей секунды.

Так как время срабатывания плавких вставок предохранителей и тепловых расцепителей автоматов обратно пропорционально силе тока, то малое время срабатывания возможно при большой силе тока. Каждый отключающий аппарат имеет свою заводскую токовременную характеристику. Так, предохранитель срабатывает за 0,1 с, если ток короткого замыкания превысит его уставку (значение входной величины тока) в 10 раз и за 0,2 с - если в 3 раза. Время отключения предохранителя резко возрастает до 9... 10 с при небольшой силе тока короткого замыкания (в 1,3 раза). По условиям безопасности такая система зануления недопустима.

Для надежного и быстрого отключения электроустановки, находящейся в аварийном состоянии, необходимо, чтобы ток короткого замыкания превосходил ток уставки отключающего аппарата.

Заземление нейтрали в сети до 1000 В снижает напряжение зануленных корпусов электрооборудования и нулевого защитного проводника относительно земли до малого значения при замыкании фазы на землю. Повторное заземление нулевого защитного проводника практически не влияет на отключающую способность схемы зануления.Однако при отсутствии повторного заземления нулевого защитного проводника возникает опасность для людей, прикасающихся к зануленному оборудованию в период замыкания фазы на корпус. Кроме того, в случае обрыва нулевого защитного проводника эта опасность повышается, поскольку напряжение относительно земли других подключенных в этот участок сети зануленных корпусов электродвигателей может достигать фазного напряжения. Повторное заземление нулевого защитного проводника значительно уменьшает опасность поражения током, но не может устранить ее полностью.

Опасность поражения человека током возможна в следующих случаях:

• при замыкании фазы на корпус электрооборудования;
• при сопротивлении изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела, что обусловлено повреждением изоляции, замыканием фазы на землю и пр.;
• при более высоком напряжении в сети (в результате замыкания в трансформаторе между обмотками высшего и низшего напряжений, замыкания между проводами линий разных напряжений и пр.);
• при прикосновении человека к токоведущей части, находящейся под напряжением и т.п.

Защитное отключение должно обеспечить автоматическое отключение электроустановок при однофазном (однополюсном) прикосновении к частям, находящимся под напряжением, не допустимым для человека, и (или) при возникновении в электроустановке тока утечки (замыкания), превышающего заданные значения.

Защитное отключение рекомендуется в качестве основной или дополнительной меры защиты, если безопасность нельзя обеспечить при заземлении или занулении, либо если заземление или зануление трудно выполнимо, либо нецелесообразно по экономическим соображениям. Устройства (аппараты) для защитного отключения в отношении надежности действия должны удовлетворять специальным техническим требованиям.

Защита от статического электричества. Все тела по электрическим свойствам подразделяют на проводники и изоляторы (диэлектрики). Если проводники способны проводить ток, то диэлектрики этой способностью не обладают. Поэтому на веществах и материалах, имеющих удельное объемное электрическое сопротивление более 10 5 Ом м (диэлектрик), при трении, дроблении, интенсивном перемешивании происходит перераспределение электронов с образованием на поверхностях соприкосновения двойного электрического тока, что является непосредственным источником возникновения статического электричества.

Искровые разряды статического электричества могут вызвать взрыв и пожар. Особенно большую опасность представляют разряды статического электричества, образующиеся при сливе и наливе легковоспламеняющихся и горючих жидкостей свободно падающей струей.

В производственных условиях накопление зарядов статического электричества может происходить на приводных ремнях, транспортерах, при движении пылевоздушной смеси в трубопроводах, например при транспортировке муки пневмосистемами или аэрозольтра- нспортом.

Заряды статического электричества могут накапливаться на людях, особенно если подошва обуви не проводит электрический ток, одежде и белье из шерсти, шелка или искусственного волокна, а также при движении по нетокопроводящему полу или выполнении ручных операций с диэлектриком. Потенциал изолированного от земли тела человека может превышать 7 кВ и достигать 45 кВ. Соприкосновение человека с заземленным предметом вызывает искровой разряд.

Энергия разряда этой искры может составлять 2,5...7,5 мДж. Кроме того, статическое электричество оказывает неблагоприятное действие на физиологическое состояние человека, подобное мгновенному удару электрическим током. Величина тока при этом незначительна и непосредственной опасности для человека не представляет. Однако искра, проскакивающая между телом человека и металлическим объектом, может стать причиной производственного травматизма и при определенных условиях даже создать аварийную ситуацию. В производствах, где существует опасность воспламенения взрывоопасных смесей разрядом с человека, необходимо обеспечить работающих электропроводящей (антистатической) обувью. Обувь считается электропроводящей, если электрическое сопротивление между электродом в форме стельки, находящимся внутри обуви, и наружным электродом меньше 10 7 Ом.

Покрытие пола, выполненное из бетона толщиной 3 см, спецбе- тона, пенобетона, считается электропроводящим.

Чтобы предотвратить возможность возникновения опасных искровых разрядов с поверхности получаемых и перерабатываемых веществ, используемых в производстве диэлектрических материалов, оборудования, а также тела человека, необходимо предусматривать меры защиты от разрядов статического электричества.

Чтобы устранить опасности от статического электричества, целесообразно выполнять следующее:

• отводить заряды путем заземления оборудования и коммуникаций; однако заземление неэффективно, когда применяют аппараты и трубопроводы из диэлектрика или если в процессе технологических операций на внутренней стороне стенки трубопроводов или оборудования происходит отложение нетокопроводящих материалов;
• добавлять в электризуемые вещества антистатические вещества (графит, сажа, полигликоли и др.), позволяющие уменьшить сопротивление этих веществ;
• увеличить относительную влажность воздуха (общую или только в местах образования зарядов статического электричества) до
• 70...75 %;
• проводить ионизацию воздуха, заключающуюся в образовании положительных и отрицательных ионов, которые нейтрализуют заряды статического электричества;
• ограничивать скорость движения твердых и жидких веществ в коммуникациях и оборудовании; заведомо безопасной скоростью движения и истечения диэлектрической жидкости является 1,2 м/с.

Практический способ устранения опасности от статического электричества выбирают с учетом эффективности и экономической целесообразности.

В приведенной ниже табл. 14.3 классифицированы средства защиты от поражения электрическим током.

Таблица 14.3

Классификация средств защиты от поражения электрическим током

Окончание таблицы 14.3