Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

РОСЖЕЛДОР

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

«Ростовский государственный университет путей сообщения»

(ФГБОУ ВПО РГУПС)

Кафедра "Безопасность жизнедеятельности"

КУРСОВАЯ РАБОТА

по дисциплине: «Безопасность жизнедеятельности»

на тему: «Комфортные условия жизнедеятельности и физиология труда»

Выполнил: студент

заочного факультета

А.Б. Веретющенков

Проверил: доцент,

кандидат т.н.

С.И. Новиков

Ростов-на-Дону - 2011



Оглавление

1. Задание

1.1 Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности. Эргономика. Эргономическое обеспечение комфортных и безопасных условий труда. Классификация работ по тяжести

1.2 Вентиляция. Назначение. Классификация. Естественная и искусственная вентиляция

1.3 Меры защиты от шума и вибрации

1.4 Защитное заземление, защитное зануление, (определения, принцип действия, область применения) защитное отключение, выравнивание потенциалов, защитное разделение сетей, ограждения, блокировки (определения)

2. Задание

2.1 Действие электрического тока на организм человека

2.2 Факторы, определяющие исход поражения электрическим током

2.3 Предельно допустимые величины напряжений и токов

2.4 Схема, назначение, принцип действия и область применения зануления. 2.5 Необходимость повторного заземления нулевого провода

3. Задача

3.1 Указания к решению задачи

3.2 Исходные данные

3.3 Примечание

3.4 Решение

Литература



Задание №1

1. Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности. Эргономика. Эргономическое обеспечение комфортных и безопасных условий труда. Классификация работ по тяжести.

2. Вентиляция. Назначение. Классификация. Естественная и искусственная вентиляция

3. Меры защиты от шума и вибрации

4. Защитное заземление, защитное зануление, (определения, принцип действия, область применения) защитное отключение, выравнивание потенциалов, защитное разделение сетей, ограждения, блокировки (определения).

1.1 Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности. Эргономика. Эргономическое обеспечение комфортных и безопасных условий труда. Классификация работ по тяжести

Основы физиологии труда и комфортные условия жизнедеятельности.

Антропометрические характеристики определяются общими размерами тела человека и его отдельных частей и используются для проектирования наиболее рациональных, удобных и безопасных орудий труда. Они позволяют рассчитывать пространственную организацию рабочего места, устанавливать зоны досягаемости и видимости, размеры конструктивных параметров рабочего места и приспособлений. Для этого часть пространства рабочего места, в котором осуществляются трудовые процессы, должна быть разделена на рабочие зоны. Величину рабочей зоны и соотношение между антропометрическими характеристиками человека и пространственной организацией рабочих мест решает наука эргономика.

Эргономика (эргономика -- от греческих слов ergon -- работа, noinos -- закон.) -- научная дисциплина, изучающая человека и его деятельность в процессе современного производства с целью оптимизации орудий, процессов и условий труда, создания таких условий, которые делают труд более эффективным и обеспечивают необходимый комфорт для человека. Для эргономики характерен системный подход к решению перечисленных вопросов. Эргономика изучает функциональные возможности человека в процессе трудовой деятельности для того, чтобы максимально учитывать их при создании конструкций машин, аппаратов, коммуникационных систем.

Антропометрические характеристики делятся на динамические и статические. Динамические характеристики используются для определения объема рабочих движений, зон досягаемости и видимости. По ним рассчитывают пространственную организацию рабочего места.

Статические характеристики могут быть линейными и дуговыми. В зависимости от ориентации тела в пространстве линейные размеры делятся на продольные (высота различных точек над полом или сиденьем), поперечные (ширина плеч, таза и т.п.) и передне-задние (передняя досягаемость рук и др.).

Эргономика проводит исследования рабочих поз. Рабочая поза «стоя» требует больших энергетических затрат и менее устойчива из-за поднятого центра тяжести, поэтому при этой позе быстрее наступает утомление. Рабочая поза «сидя» имеет целый ряд преимуществ: резко уменьшается высота центра тяжести над точкой опоры, благодаря чему возрастает устойчивость тела. Значительно сокращаются энергетические затраты организма для поддержания такой позы, вследствие чего она является менее утомительной. Однако длительные статические напряжения мышц могут вызвать быстрое утомление, снижение работоспособности, профзаболевания (искривление позвоночника, расширение вен, плоскостопие) и привести к травматизму. Статичная поза утомительнее, нежели динамическая.

Рабочую зону, удобную для действия обеих рук, нужно совмещать с зоной, удобной для охвата человеческим взором. На рисунке 1 представлена структурная схема рабочих зон для положения «сидя».

комфорт условие труда вентиляция вибрация

Зона 1 является самой благоприятной, она наиболее удобна для выполнения точных и мелких сборочных работ, так как здесь работают обе руки и хорошо осуществляется зрительный контроль. В случае выполнения оперативной работы следует разместить органы управления и индикаторы, которые оператор использует наиболее часто, для интенсивного и быстрого исполнения работы именно в этой зоне. Зоны 2 и 3 хорошо доступны для одной и малодоступны для другой руки, зрительный контроль осложнен. В этих зонах удобно размещать инструменты и материалы, которые рабочий часто берет правой (левой) рукой, или органы управления, зрительный контроль за которыми постоянно не требуется. Зона 4 (запасная) -- труднодоступная зона. Вней могут быть размещены инструменты и материалы, которые требуются не часто. Зона 6 (5) доступна только для правой (левой) руки. Здесь можно разместить инструменты и материалы, которые редко употребляются, или органы управления, которыми пользуются «не глядя». В соответствии с рабочими зонами и антропометрическими данными проектируются рабочие места в любом производственном процессе и в любой машине. Органы управления машиной могут быть ручными и ножными. Предпочтительнее управление ручное, причем выгоднее использовать регуляторы, которые приводятся в движение рукой к себе или от себя. Движения руки к себе более быстрые, но менее точные, тогда как от себя -- более точные, но менее быстрые.

Если органы управления не требуют усилий, то оператор «не чувствует» рукоятки и действует очень неточно. Для предотвращения дрожания руки и повышения точности движений требуется искусственно создавать момент сопротивления рукоятки в пределах 3,0… 16,7 Н/м. Для ножных педалей при полном их нажатии момент сопротивления должен составлять от 20 до 80 Н/м. Ножные органы управления используют тогда, когда требуются большие усилия и небольшая точность включения -- выключения, достаточна грубая регулировка. Исследуя вопросы совместимости человека с машиной и с рабочей средой, эргономика выделяет пять видов совместимости, обеспечение которых гарантирует успешное функционирование системы «человек--машина--производственная среда»:

- информационная,

- биофизическая,

- энергетическая,

- пространственноантропометрическая,

- техникоэстетическая.

Задача эргономики в обеспечении информационной совместимости состоит в создании такой информационной модели, которая отражала бы все нужные характеристики машины в данный момент времени, позволяла бы оператору безошибочно принимать и перерабатывать информацию, не перегружая его внимание и память. Информационная модель должна соответствовать психофизиологическим возможностям человека. Например, оператор зачастую уда лен от объектов управления (двигателя локомотива, систем топливоподачи, электроснабжения и др.). Оператор должен хорошо видеть показания приборов, экраны, мнемосхемы, слышить звуковые сигналы, свидетельствующие о ходе процесса. Все эти устройства называют средствами отображения информации. Управляя машиной, оператор должен пользоваться легко досягаемыми кнопками, рычагами, ручками, выключателями и другими органами управления, образующими сенсомоторное поле. В совокупности средства отображения информации и сенсомоторные устройства создают информационную модель машины (комплекса), соответствующую физиологическим и психическим возможностям человека, его антропометрическим характеристикам.

Биофизическая совместимость. Человек по-разному себя чувствует и имеет различную работоспособность в зависимости от состояния загрязнения рабочей среды (шумы, вибрации, электромагнитные поля, вредные химические или биологические вещества), а также в зависимости от параметров загрязняющих факторов. Физиологическое и психическое состояние оператора зависит от вида обслуживаемой машины, качества ее конструкторской разработки и исполнения, экологической чистоты совершаемых технологических процессов, что, в свою очередь, во многом определяет своевременность и качество обслуживания машины. Биофизическая совместимость подразумевает создание такой рабочей среды, которая обеспечивала бы приемлемую работоспособность и нормальное физиологическое состояние оператора. Для многих негативных факторов производственной среды законодательством РФ установлены предельно допустимые значения, эти значения должны увязываться с рабочими задачами оператора. Поэтому при разработке конкретных машин или технологических процессов для достижения биофизической совместимости должны выполняться специальные исследования, а нормы предельно допустимых значений ужесточаться.

Энергетическая совместимость предусматривает согласование конструкций органов управления машиной и точности движений оператора с соответствующими физиологическими и психическими возможностями человека, его антропометрическими характеристиками. Силовые и энергетические параметры человека имеют определенные пределы.

Пространственно антропометрическая совместимость предполагает учет размеров тела человека, положение оператора в процессе работы, возможности обзора внешнего пространства. При решении этой задачи определяют объем рабочего места, зоны досягаемости рук оператора до приборного пульта, ног -- до педалей и др.

Техникоэстетическая совместимость заключается в обеспечении для человека чувства комфортности от общения с машиной, от самого процесса тру да. Для решения многочисленных и чрезвычайно важных техникоэстетических задач эргономика привлекает художников конструкторов, дизайнеров.

Классификация работ по тяжести.

Энергозатраты человека в процессе жизнедеятельности определяются интенсивностью мышечной работы, степенью нервно-эмоционального напряжения, а также условиями окружающей человека среды. Суточные затраты энергии для лиц умственного труда составляют 10...12 МДж, работников механизированного труда и сферы обслуживания - 12,5...13 МДж, работников тяжелого физического труда - 17...25 МДж.

Специалистами по гигиене условия труда человека классифицированы по степени тяжести и напряженности трудового процесса и по показателям вредности и опасности факторов производственной среды (Р 2.2.2006-05 «Руководство по гигиенической оценке факторов рабочей среды и трудового процесса. Критерии и классификация условий труда»).

Факторы трудового процесса, характеризующие тяжесть физического труда, - это в основном мышечные усилия и затраты энергии: физическая динамическая нагрузка, масса поднимаемого и перемещаемого груза, стереотипные рабочие движения, статическая нагрузка, рабочие позы, наклоны корпуса, перемещение в пространстве.

Факторы трудового процесса, характеризующие напряженность труда, - это эмоциональная и интеллектуальная нагрузка, нагрузка на анализаторы человека (слуховой, зрительный и т. д.), монотонность нагрузок, режим работы.

Труд по степени тяжести трудового процесса подразделяется на следующие классы: легкий (оптимальные по физической нагрузке условия труда), средней тяжести (допустимые условия труда) и тяжелый трех степеней (вредные условия труда).

- Критериями отнесения труда к тому или иному классу являются:

- величина внешней механической работы, выполняемой за смену;

- масса поднимаемого и перемещаемого вручную груза;

- количество стереотипных рабочих движений в смену;

- величина суммарного усилия, прилагаемого за смену для удержания груза;

- удобство рабочей позы;

- количество вынужденных наклонов в смену и километров, которые вынужден проходить человек при выполнении работы.

На рисунке 2 изображена структурная схема классификации условий труда по тяжести и напряженности

Рисунок 2. Классификация условий труда по тяжести и напряженности



Труд по степени напряженности трудового процесса подразделяется на следующие классы: оптимальный - 1-й класс, допустимый - 2-й класс, напряженный - 3-й класс - труд трех степеней.

Критериями отнесения труда к тому или иному классу являются:

- степень интеллектуальной нагрузки, зависящая от содержания и характера выполняемой работы, степени ее сложности;

- нагрузка на анализаторы: длительность сосредоточенного внимания, количество сигналов за час работы, число объектов одновременного наблюдения; нагрузка на зрение, определяемая в основном величиной минимальных объектов различения, длительностью работы за экранами мониторов;

- эмоциональная нагрузка, зависящая от степени ответственности и значимости ошибки, степени риска для собственной жизни и безопасности других людей;

- монотонность труда, определяемая продолжительностью выполнения простых или повторяющихся операций;

- режим работы, характеризуемый продолжительностью рабочего дня и сменностью работы.

Характер и организация трудовой деятельности оказывают существенное влияние на изменение функционального состояния организма человека. Трудовая деятельность делится на физический и умственный труд.

Физический труд характеризуется повышенной нагрузкой на опорно-двигательный аппарат и его функциональные системы, обеспечивающие его деятельность. Физический труд, развивая мышечную систему и стимулируя обменные процессы, в то же время имеет ряд отрицательных последствий. Прежде всего, это социальная неэффективность физического труда, связанная с низкой его производительностью, необходимостью напряжения физических сил и потребностью в длительном отдыхе (до 50% рабочего времени).

Умственный труд объединяет работы, связанные с приёмом и переработкой информации, требующей преимущественного напряжения сенсорного аппарата, внимания, памяти, а также активизации процессов мышления, эмоциональной сферы. Для данного вида труда характерна гипокинезия, т.е. значительное снижение двигательной активности человека, приводящее к ухудшению реактивности организма и повышению эмоционального напряжения. Гипокинезия является одним из условий формирования сердечно-сосудистой патологии у лиц умственного труда. Длительная умственная нагрузка оказывает угнетающее влияние на психическую деятельность: ухудшаются функции внимания, памяти, восприятия.

Например, труд авиадиспетчера требует большой интеллектуальной нагрузки, связанной с восприятием сигналов с последующей комплексной оценкой взаимосвязанных параметров в условиях дефицита времени и при повышенной ответственности за конечный результат. Труд характеризуется большой длительностью сосредоточенного наблюдения за экраном видеотерминала, плотностью сигналов и числом одновременно наблюдаемых объектов; высокой эмоциональной нагрузкой в связи с очень большой ответственностью и значимостью ошибки для жизни большого числа людей. По этим показателям труд авиадиспетчера можно отнести к напряженному труду третьей степени.

Таким образом, физический труд классифицируется по тяжести труда, умственный - по напряженности.

Труд, требующий физической нагрузки, эмоционального, интеллектуального напряжения, ответственности, напряжения анализаторов и т.д., классифицируется как по тяжести, так и по напряженности труда.

К таким видам труда можно отнести труд водителей, наборщиков типографий, пользователей ЭВМ, вводящих в память большие объемы информации и т.д. Труд людей этих профессий характеризуется стереотипностью рабочих движений с участием мышц пальцев, кистей, рук или плечевого пояса, постоянством рабочей позы, напряжением анализаторов (прежде всего зрения), длительностью сосредоточенного наблюдения и т.д.

Труд спасателей характеризуется большими физическими нагрузками, эмоциональным напряжением из-за ответственности за жизнь людей, нерегулярностью работы в любое время суток. Однако особенностью труда спасателя является непостоянство физического и эмоционального напряжения.

Гигиена труда - это область медицины, изучающая трудовую деятельность человека и производственную среду с точки зрения их влияния на организм, разрабатывающая меры и гигиенические нормативы, направленные на оздоровление условий труда и предупреждение профессиональных заболеваний. Задачи гигиены труда: определение предельно допустимых уровней вредных производственных факторов, классификация условий трудовой деятельности, оценка тяжести и напряженности трудового процесса, рациональная организация режима труда и отдыха, рабочего места, изучение психофизиологических аспектов трудовой деятельности и т. д.

При оценке качества окружающей среды необходимо изучить не только влияние различных параметров, но и их взаимодействие и выработать соответствующие комплексные показатели (например, показатель теплового стресса).

Методы гигиены включают инструментальные исследования факторов окружающей среды, физиологические и клинические наблюдения, а также методы санитарного обследования и медицинской статистики.

1.2 Вентиляция. Назначение. Классификация. Естественная и искусственная вентиляция

Вентиляция и кондиционирование воздуха на предприятиях создают воздушную среду, которая соответствует, нормам гигиены труда. С помощью вентиляции можно регулировать температуру, влажность и чистоту воздуха в помещениях. Кондиционирование воздуха создает оптимальный искусственный климат.

Недостаточный воздухообмен в помещениях предприятий ослабляет внимание и трудоспособность работников, вызывает нервную раздражительность, а как результат -- снижает производительность и качество труда.

Различают естественную и искусственную вентиляцию.

Естественная вентиляция обеспечивает воздухообмен в помещениях в результате действия ветрового и теплового напоров, получаемых из-за разной плотности воздуха снаружи и внутри помещений. Естественная вентиляция подразделяется на организованную и неорганизованную. Организованная естественная вентиляция осуществляется аэрацией или дефлекторами. При естественной вентиляции циркуляция воздуха происходит через вентиляционные каналы, расположенные в стенах, фонари и специальные воздухопроводы. Аэрация предусматривает бес канальный обмен воздуха через форточки, фрамуги, откидные поверхности стекол и т.п. Дефлекторная вентиляция -- через каналы и воздухопроводы, имеющие специальные, насадки. Их действие основано на том, что при обтекании насадки ветром на наветренной стороне создается более высокое давление, чем на противоположной, вследствие чего происходит воздухообмен.

Неорганизованная вентиляция осуществляется через не плотности конструкций (окон, дверей, поры стен). Она вызывается разностью температур воздуха в помещении и снаружи, а также перемещением воздуха при ветре.

Искусственная вентиляция (механическая) достигается за счет работы вентиляторов или эжекторов. Она может быть приточной (нагнетательной), вытяжной (отсасывающей) и приточно-вытяжной.

При приточной вентиляции подачу воздуха осуществляет вентиляционный агрегат, а удаление воздуха -- фонари или дефлекторы. Она применяется, как правило, в помещениях, в которых наблюдается избыток тепла и малая концентрация вредных веществ. Вытяжная вентиляция производит откачку воздуха из помещений при помощи вентиляционного агрегата. Она используется для вентиляции помещений, имеющих в воздухе большую концентрацию вредных веществ, а также влаги и тепла.

Приточно-вытяжная система вентиляции осуществляется с помощью отдельных вентиляционных систем, которые должны обеспечить одинаковое количество подаваемого и удаляемого из помещений воздуха. В помещениях, где постоянно выделяются вредные вещества, вытяжная вентиляция должна превышать нагнетательную примерно на 20%. В этих случаях вытяжка производится из мест скопления вредных веществ, а подача чистого воздуха -- на рабочие места. По назначению различают обще обменную и местную вентиляцию. Обще обменная вентиляция обеспечивает обмен воздуха всего помещения, а местная -- отдельных рабочих мест.

В отдельных производственных помещениях, в которых существует опасность прорыва большого количества вредных веществ за короткое время, устанавливают дополнительную аварийную вентиляцию. Для аварийной вентиляции используют высоко производительные осевые вентиляторы, которые устанавливают в специальных нишах. В настоящее время используют аварийную вентиляцию с автоматическим включением с одновременной подачей звукового сигнала. Кондиционирование воздуха -- это создание и поддержание в закрытых помещениях определенных параметров воздушной среды по температуре, влажности, чистоте, составу, скорости движения и давлению воздуха. Параметры воздушной среды должны быть благоприятными для человека и устойчивыми. Кондиционирование воздуха достигается системой технических средств, служащих для приготовления, перемещения и распределения воздуха, а также автоматического регулирования его параметров. Кондиционирование воздуха все чаще применяют в жилых помещениях, общественных зданиях, лечебных учреждениях и торговых предприятиях.

1.3 Меры защиты от шума и вибрации

Шум

Распространяющиеся в воздухе беспорядочные звуковые колебания различной природы как физическое явление называют акустическим шумом. Они характеризуются высокими частотами колебаний (20 Гц -- 20 кГц и выше) и случайной величиной амплитуды. Как физиологическое явление, шум -- всякий неблагоприятно воспринимаемый звук. На производстве шумом принято считать всякий нежелательный для человека звук, не несущий полезной информации. Для передачи звука необходимы: источник звука (колеблющийся объект), среда для передачи звука (чаще всего, воздух), приемник (ухо или микрофон).

На рисунке 3 изображена структурная схема средств коллективной защиты от шума.

Рисунок 3. Средства коллективной защиты от шума

К средствам коллективной защиты от шума (ГОСТ 12.4.011--89 ССБТ) относятся: оградительные, звукоизолирующие и звукопоглощающие устройства, глушители шума, устройства автоматического контроля, сигнализации, дистанционного управления. Одним из наиболее важных средств профилактики профессиональной тугоухости являются индивидуальные средства защиты от шума. Так, например, к индивидуальным средствам защиты от шума относятся противошумные вкладыши (беруши), противошумные наушники и шлемы. К ним предъявляется ряд требований: эффективность, удобство и безвредность применения. Методика выбора средства индивидуальной защиты и оценка его эффективности изложены в ГОСТ 12.4.051--87 «Средства индивидуальной защиты органов слуха. Общие технические требования и методы испытания».

В таблице 1 приведены основные индивидуальные средства защиты работающих от действия шума (противошумные шлемы, наушники, вкладыши -- «беруши»).

Таблица 1

Вибрация

Под вибрацией понимают механические колебания технического объекта или системы. При вибрации происходит поочередное возрастание и убывание амплитуды и частоты колебаний. Механические вибрации возникают практически во всех механизмах, но с разными амплитудами и частотами, поэтому они могут быть моно-, би-, полигармонические и случайные (с широким диапазоном частот). Колебания, распространяющиеся через плотные среды, воспринимаются кожным анализатором человека.

Борьба с вибрацией, как и с шумом, состоит из технических и организационных мер.

Организационные меры по борьбе с этими явлениями идентичны мерам по борьбе с шумом.

Технические мероприятия ведутся по нескольким направлениям. Первое направление -- уменьшение или устранение неуравновешенных силовых воздействий непосредственно в источнике возникновения вибрации за счет изменения конструктивных решений машин или их элементов, ликвидации побуждающих сил. Например, замена кулачковых и кривошипно-шатунных механизмов гидроприводом и др. Второе направление -- уход от режима резонанса динамическим виброгашением. Это процесс устранения резонанса посредством правильного подбора массы или жесткости колеблющейся системы. Динамические виброгасители представляют собой дополнительную колебательную систему с массой m и жесткостью q, частота которой настроена на час- тоту основной системы, имеющей массу M и жесткость Q (рисунок 4).

Рисунок 4. Схема динамического виброгасителя

Динамическое виброгашение достигается установкой в систему динамических виброгасителей (маятниковых, пружинных или плавающих), установкой виб- роизоляторов (дополнительных устройств меж- ду агрегатом и защищаемым объектом). Силовые агрегаты устанавливают на массивный фундамент (рисунок 5).

Рисунок 5. Установка агрегата на виброгасящий массивный фундамент в грунте

Для гашения вибрации на автомобилях, в последнее время используют специальный генератор колебаний, который создает частоту колебаний, одинаковую по величине с гасимой, но находящуюся с ней в противофазе. Например, для устранения вибрации автомобильных колес используется их балансировка. Третье направление -- вибродемпфирование, то есть вибропоглощение с помощью массивных фундаментов или динамических виброгасителей, а также превращение механической энергии вибрации в тепловую путем использования материалов с большим внутренним трением (пластмасс, дерева, резины, битуминизированного войлока со слоем фольги), нанесением на вибрирующие по- верхности упруговязких покрытий. Если поверхность имеет сложную конфигурацию, то широко применяются для демпфирования мастичные покрытия, представляющие собой смесь синтетических смол и наполнителей. Вопределенных случаях элементы конструкций соединяют сердечниками электромаг- нитов с замкнутой обмоткой. Впоследних технических проектах современных локомотивов принято многоступенчатое вибродемпфирование всей кабины резинометаллическими амор- тизаторами. Врезультате этого на тепловозах и электровозах достигнуто снижение параметров вибрации до уровней ПДУ. Виброизоляция оборудования чаще всего осуществляется установкой виброизолирующей опоры -- упругих прокладок или пружин (рисунок 6, 7).

Рисунок 6. Виброгасящие опоры

Рисунок 7. Виброизоляция рабочего места

На транспортных средствах достаточно часто используют именно виброизоляцию. В колебательную систему вводят упругую связь, например, виброизолирующие опоры двигателя, гибкие валы, виброзащитные рукоятки. Средствами виброзащиты различных объектов могут быть: гибкие вставки в коммуникациях воздуховодов; разделение гибкой связью перекрытий и несущих конструкций зданий; устройство «плавающих» полов, в которых настил пола отделяется от перекрытия упругими прокладками; использование ручного механизированного инструмента с виброзащищенными рукоятками, перфораторов с качающейся виброгасящей рукояткой; виброизолирующие опоры в виде упругих прокладок в сочетании с пружинами и др.

Гигиенические и лечебно-профилактические мероприятия. В соответствии с положением о режиме труда работников виброопасных профессий, общее время контакта с вибрирующими машинами, вибрация которых соответствует санитарным нормам, не должно превышать 2/3 длительности рабочей смены. Операции должны распределяться между работниками так, чтобы продолжительность непрерывного воздействия вибрации (включая микропаузы) не превышала 15...20 мин. При этом рекомендуется ввести два регламентированных перерыва (для активного отдыха, проведения производственной гимнастики по специальному комплексу, гидропроцедур): 20-минутный перерыв через 1...2 часа от начала смены и 30-минутный перерыв через 2 часа после обеденного перерыва.

К работе с вибрирующими машинами и оборудованием допускаются лица не моложе 18 лет, получившие соответствующую квалификацию, прошедшие проверку знаний по правилам безопасности и прошедшие медицинский осмотр. Работа с вибрирующим оборудованием, как правило, должна проводиться в отапливаемых помещениях с температурой воздуха не менее +16 °С при относительной влажности воздуха 40...60 % и скорости его движения не более 0,3 м/с. При невозможности создания подобных условий (работа на открытом воздухе, подземные работы и т.п.) для периодического обогрева должны быть предусмотрены специальные отапливаемые помещения с температурой воздуха не ниже 22 °С, относительной влажностью 40...60 % и скоростью движения воздуха не более 0,3 м/с. Снижению уровня отрицательного действия вибрации на здоровье работающих способствует применение индивидуальных средств защиты от вибрации (гасящие вибрацию перчатки, рукавицы, специальная обувь и др.). Требования к индивидуальным средствам защиты регламентируются стандартами ССБТ. (ГОСТ 12.4.002--84).



1.4 Защитное заземление, защитное зануление, (определения, принцип действия, область применения) защитное отключение, выравнивание потенциалов, защитное разделение сетей, ограждения, блокировки (определения)

К средствам коллективной защиты относятся от опасного воздействия статического электричества и наведенного напряжения:

- Защитные ограждения щиты;

- экраны;

- расположение опасных или незащищенных электрических проводов на недоступной высоте;

- сигнализация и блокировка;

- заземление, зануление и отключение проводов электрического тока;

- применение безопасного напряжения;

- знаки безопасности (плакаты).

Определения из ПУЭ [5]:

1.7.28. Заземление - преднамеренное электрическое соединение какой-либо точки сети, электроустановки или оборудования с заземляющим устройством.

1.7.29. Защитное заземление - заземление, выполняемое в целях электробезопасности.

1.7.30. Рабочее (функциональное) заземление - заземление точки или точек токоведущих частей электроустановки, выполняемое для обеспечения работы электроустановки (не в целях электробезопасности).

1.7.31. Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ - преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухо заземлённой нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухо заземлённым выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.

1.7.38. Защитное автоматическое отключение питания - автоматическое размыкание цепи одного или нескольких фазных проводников (и, если требуется, нулевого рабочего проводника), выполняемое в целях электробезопасности.

Термин автоматическое отключение питания, используемый в главе, следует понимать как защитное автоматическое отключение питания.

1.7.33. Выравнивание потенциалов - снижение разности потенциалов (шагового напряжения) на поверхности земли или пола при помощи защитных проводников, проложенных в земле, в полу или на их поверхности и присоединенных к заземляющему устройству, или путем применения специальных покрытий земли.

1.7.47. Защитное электрическое разделение цепей - отделение одной электрической цепи от других цепей в электроустановках напряжением до 1 кВ с помощью: двойной изоляции; основной изоляции и защитного экрана; усиленной изоляции.

1.1.32. Электроустановки по условиям электробезопасности разделяются на электроустановки напряжением до 1 кВ и электроустановки напряжением выше 1 кВ (по действующему значению напряжения).

Безопасность обслуживающего персонала и посторонних лиц должна обеспечиваться выполнением мер защиты, предусмотренных в гл. 1.7, а также следующих мероприятий:

соблюдение соответствующих расстояний до токоведущих частей или путем закрытия, ограждения токоведущих частей;

применение блокировки аппаратов и ограждающих устройств для предотвращения ошибочных операций и доступа к токоведущим частям;

применение предупреждающей сигнализации, надписей и плакатов;

применение устройств для снижения напряженности электрических и магнитных полей до допустимых значений;

использование средств защиты и приспособлений, в том числе для защиты от воздействия электрического и магнитного полей в электроустановках, в которых их напряженность превышает допустимые нормы.

При эксплуатации электрооборудования имеется вероятность поражения человека электрическим током вследствие прикосновения человека к открытым проводящим частям, оказавшимся под напряжением в результате замыкания на них одной из фаз источника питания.

Для максиимального снижения вероятности поражения человека электрическим током при прикосновении (прямого либо косвенного) выполняют защитное зануление, тогда в случае замыкания одной из фаз на корпус, в цепи фаза-корпус-нейтраль источника питания начнёт протекать сверхток (ток КЗ), провоцирующий срабатывание защитно-коммутационных аппаратов.

Рисунок 8. Принцип действия защитного зануления



2. Задание

Тема: защитное зануление

1. Описать действие электрического тока на организм человека.

2. Рассмотреть факторы, определяющие исход поражения электрическим током.

3. Привести допустимые уровни напряжений прикосновения и токов по ГОСТ 12.1.038-82.

4. Привести схему, описать назначение, принцип действия и область применения защитного зануления. Пояснить необходимость повторного заземления нулевого провода.

5. ЗАДАЧА. Выбрать номинальные токи плавких вставок предохранителей и определить предельно допустимые сопротивления петли «фаза-нуль» для потребителей, питающихся от сети с глухозаземленной нейтралью напряжением 380/220 В.

2.1 Действие электрического тока на организм человека

При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций.

Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что:

- во-первых, ток не имеет внешних признаков и, как правило, человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность;

- во-вторых, воздействия тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная нервная, сердечнососудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть поражения;

- в-третьих, переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока;

- в-четвертых, воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.

Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое - в способности вызывать ожоги тела, механическое - приводить к разрыву тканей, а химическое - к электролизу крови.

В условиях производства поражение электротоком чаще всего является следствием того, что люди прикасаются к токоведущим частям, находящимся под опасным напряжением.

Рисунок 9. Двухфазное включение в цепь тока

Возможны два варианта таких прикосновений с разной степенью опасности. Первый, наиболее опасный,- одновременное прикосновение к двум линейным проводам и второй, менее опасный (таких случаев больше) - прикосновение к одной фазе (рис. 9, 10).

Рисунок 10. Однофазное включение в цепь тока: а) с заземленной нейтралью; б) с изолированной нейтралью

Оценивать опасность воздействия электрического тока на человека можно по ответным реакциям организма. С увеличением тока четко проявляются три качественно отличные ответные реакции. Это прежде всего ощущение, более судорожное сокращение мышц (не отпускание для переменного тока и болевой эффект постоянного) и, наконец, фибрилляция сердца. Электрические токи, вызывающие соответствующую ответную реакцию, подразделяют на ощутимые, не отпускающие и фибрилляционные (таблица 2).

Таблица 2. Характеристика воздействия на человека электрического тока различной силы

Сила тока, мА	Переменный ток 50 - 60 Гц	Постоянный ток
0,6 - 1,5	Легкое дрожание пальцев рук	Не ощущается
2 - 3	Сильное дрожание пальцев рук	Не ощущается
5 - 7	Судороги в руках	3yд. Ощущение нагревания
8 - 10	Руки с трудом, но еще можно оторвать от электродов. Сильные боли в руках, особенно в кистях и пальцах	Усиление нагревания
20 - 25	Руки парализуются немедленно, оторвать их от электродов невозможно. Очень сильные боли. Затрудняется дыхание	Еще большее усиление нагревания, незначительное сокращение мышц рук
50 - 80	Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца	Сильное ощущение нагревания. Сокращение мышц рук. Судороги. Затруднение дыхания
90 - 100	Паралич дыхания и сердца при воздействии более 0,1 с.	Паралич дыхания

Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной электротравмы. Электротравма - это травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. Условно электротравмы делят на местные и общие. При местных электротравмах возникает местное повреждение организма, выражающиеся в появлении электрических ожогов, электрических знаков, в металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии (воспаление наружных оболочек глаз). Общие электротравмы, или электрические удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или полном прекращении деятельности наиболее жизненно важных органов и систем - легких (дыхания), сердца (кровообращения).

Электрический ток, действуя на организм человека, может привести к различным поражениям: электрическому удару, ожогу, металлизации кожи, электрическому знаку, механическому повреждению, электроофтальмии.

Электрический удар ведет к возбуждению живых тканей; В зависимости от патологических процессов, вызываемых поражением электротоком, принята следующая классификация тяжести электротравм при электрическом ударе:

- электротравма I степени - судорожное сокращение мышц без потери сознания;

- электротравма II степени - судорожное сокращение мышц с потерей сознания"

- электротравма III степени - потеря сознания и нарушение функций сердечной деятельности или дыхания (не исключено и то и другое);

- электротравма IV степени - клиническая смерть.

Степень тяжести электрического поражения зависит от многих факторов: сопротивления организма, величины, продолжительности действия, рода и частоты тока, пути его в организме, условий внешней среды.

Исход электропоражения зависит и от физического состояния человека. Если он болен, утомлен или находится в состоянии опьянения, душевной подавленности, то действие тока особенно опасно. Безопасными для человека считаются переменный ток до 10 мА и постоянный - до 50 мА.

Электрический ожог различных степеней - следствие коротких замыканий - в электроустановках и пребывания тела (как правило, рук) в сфере светового (ультрафиолетового) и теплового (инфракрасного) влияния электрической дуги; ожоги III и IV степени с тяжелым исходом - при соприкосновении человека (непосредственно или через электрическую дугу) с токоведущими частями напряжением свыше 1000 В.

Электрический знак (отметка тока) - специфические поражения, вызванные механическим, химическим или их совместным воздействием тока. Пораженный участок кожи практически безболезнен, вокруг него отсутствуют воспалительные процессы. Со временем он затвердевает, и поверхностные ткани отмирают. Электрознаки обычно быстро излечиваются.

Металлизация кожи - так называемое пропитывание кожи мельчайшими парообразными или расплавленными частицами металла под влиянием механического или химического воздействия тока. Пораженный участок кожи приобретает жесткую поверхность и своеобразную окраску. В большинстве случаев металлизация излечивается, не оставляя на коже следов.

Электроофтальмия - поражение глаз ультрафиолетовыми лучами, источником которых является вольтова дуга. В результате электроофтальмии через несколько часов наступает воспалительный процесс, который проходит, если приняты необходимые меры лечения.

Характер воздействия электрического тока на человека и тяжесть поражения пострадавшего зависит от многих факторов.

2.2 Факторы, определяющие исход поражения электрическим током

Факторами, влияющими на исход поражения электрическим током, являются:

1. Величина тока.

2. Величина напряжения.

3. Время действия.

4. Род и частота тока.

5. Путь замыкания.

6. Сопротивление человека.

7. Окружающая среда.

8. Фактор внимания.

По величине тока, токи подразделяются на:

- неощущаемые (0,6 - 1,6мА);

- ощущаемые (3мА);

- отпускающие (6мА);

- неотпускающие (10-15мА);

- удушающие (25-50мА);

- фибрилляционные (100-200мА);

- тепловые воздействия (5А и выше).

При кратковременном воздействии (0,1-0,5с) ток порядка 100мА не вызывает фибрилляции сердца. Если увеличить длительность воздействия до 1с, то этот же ток может привести к смертельному исходу. С уменьшением длительности воздействия значение допустимых для человека токов существенно увеличивается. При изменении времени воздействия от 1 до 0,1с допустимый ток возрастает в 16 раз.

Кроме того, сокращение длительности воздействия электрического тока уменьшает опасность поражения человека исходя из некоторых особенностей работы сердца. Продолжительность одного периода кардиоцикла (рис. 2.1.) составляет 0075-0,85с.

В каждом кардиоцикле наблюдается период систолы, когда желудочки сердца сокращаются (пик QRS) и выталкивают кровь в артериальные сосуды (рисунок 11).

Рисунок 11. Кардиогрмма сокращения желудочков сердца

Фаза Т соответствует окончанию сокращения желудочков и они переходят в расслабленное состояние. В период диастола желудочки наполняются кровью. Фаза Р соответствует сокращению предсердий. Установлено, что сердце наиболее чувствительно к воздействию электрического тока во время фазы Т кардиоцикла. Для того чтобы возникла фибрилляция сердца, необходимо совпадение по времени воздействия тока с фазой Т, продолжительность которой 0,15-0,2с. С сокращением длительности воздействия электрического тока вероятность такового совпадения становится меньше, а следовательно, уменьшается опасность фибрилляции сердца. В случае несовпадения времени прохождения тока через человека с фазой Т токи, значительно превышающие пороговые значения, не вызовут фибрилляции сердца.

Постоянный и переменный токи оказывают различные воздействия на организм главным образом при напряжениях до 500 В. При таких напряжениях степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. Считают, что напряжение 120 В постоянного тока при одинаковых условиях эквивалентно по опасности напряжению 40 В переменного тока промышленной частоты. При напряжении 500В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются.

Исследования показали, что самыми неблагоприятными для человека являются токи промышленной частоты (50Гц). При увеличении частоты (более 50Гц) значения, не отпускающего тока возрастает. С уменьшением частоты (от 50Гц до 0) значения, не отпускающего тока тоже возрастает и при частоте, равной нулю (постоянный ток - болевой эффект), они становятся больше примерно в три раза.

Значения фибрилляционного тока при частотах 50-100Гц равны, с повышением частоты до 200Гц этот ток возрастает примерно в 2 раза, а при частоте 400Гц - почти в 3,5 раза.

При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока может быть различным. Всего существует 18 вариантов путей замыкания тока через человека. Основные из них:

- голова - ноги;

- рука - рука;

- правая рука - ноги;

- левая рука - ноги;

- нога - нога.

Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, и от величины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так при протекании тока по пути «рука - рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути «левая рука - ноги» 3,7%, «правая рука - ноги» 6,7%, «нога - нога» - 0,4%. Величина не отпускающего тока по пути «рука - рука» приблизительно в два раза меньше, чем по пути «рука - ноги».

Величина тока походящего через какой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления оказываемого току данным участком тела.

Между воздействующим током и напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным образом нелинейностью электрического сопротивления тела человека. На участке между двумя электродами электрическое сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела. Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под плохо проводящим слоем, как бы образуют обкладки кон-денсатора емкостью С и сопротивлением его изоляции Vн (рисунок 12). С увеличением частоты тока сопротивление тела человека уменьшается и при больших частотах практически становится равным внутреннему сопротивлению.

Рисунок 12. Схема замещения сопротивления наружного слоя кожи

При напряжении на электродах 40-45В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности поля, которые полностью или частично нарушают полупроводящие свойства этого слоя. При увеличении напряжения сопротивление тела уменьшается и при напряжении 100-200В падает до значения внутреннего сопротивления тела. Это сопротивление для практических расчетов может быть принято равным 1000 Ом.

Влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящая пыль и другие факторы окружающей среды оказывают дополнительное влияние на условие электробезопасности. Во влажных помещениях с высокой температурой или наружных электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых обеспечивается наилучший контакт с токоведущими частями. Наличие заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. Токопроводящая пыль также улучшает условия для электрического контакта человека, как с токоведущими частями, так и с землей.

Фактор влияния играет важную роль при поражении электрическим током. На рисунке 13 представлен график зависимости освобождаемости студентов при поражении электрическим током, если им известно о том, что установка находится под напряжением.

Рисунок 13. Зависимость освобождения студентов от времени, проинформированных о возможной опасности

Тело человека является проводником электрического тока. Однако проводимость живой ткани в отличие от обычных проводников обусловлена не только ее физическими свойствами, но и сложнейшими биохимическими и биофизическими процессами, протекающими лишь в живой материи.

В живой ткани нет свободных электронов, и поэтому она не может быть уподоблена металлическому проводнику, электрический ток в котором представляет собой упорядоченное движение свободных электронов.

Сопротивление тела человека является переменной величиной, имеющей нелинейную зависимость от множества факторов, в том числе от состояния кожи, параметров электрической цепи, физиологических факторов и состояния окружающей среды.

Большинство тканей тела человека содержит значительное количество воды (до 65 %). Поэтому живую ткань можно рассматривать как электролит, т. е. раствор, разлагающийся химически при прохождении по нему тока, и, таким образом, считать, что она обладает ионной проводимостью. Иными словами, можно полагать, что перенос электрических зарядов в живой ткани осуществляется не свободными электронами, как в металлических проводниках, а заряженными атомами или группами атомов -- ионами, подобно тому, как это происходит в электролитах.

В живой ткани наблюдается явление межклеточной миграции (перемещения) энергии, т. е. резонансного переноса энергии электронного возбуждения между возбужденной и невозбужденной клетками. Поэтому можно предположить, что живая ткань обладает также электронно-дырочной проводимостью, свойственной полупроводникам, в которых перенос зарядов осуществляется электронами проводимости и дырками.

Таким образом, тело человека можно рассматривать как проводник особого рода, имеющий переменное сопротивление и обладающий в какой-то мере свойствами проводников первого (полупроводники) и второго (электролиты) рода. При поражении человека электрическим током основным поражающим фактором является ток, проходящий через его тело.



2.3 Предельно допустимые величины напряжений и токов

Предельно допустимые величины напряжений и токов согласно ГОСТ 121.038-82 ССБТ приведены в таблице 2.

Таблица 3. Предельно допустимые величины напряжений и токов

Время действия, сек.	Длительно	До 30	1	0,5	0,2	0,1
Величина тока мА	1	6	50	100	250	500
Величина напряжения, В	6	36	50	100	250	500

2.4 Схема, назначение, принцип действия и область применения зануления. Необходимость повторного заземления нулевого провода

Зануление применяют в четырех проводных сетях с глухо-заземленной нейтралью напряжением до 1000В. Защитный эффект зануления состоит в уменьшении длительности замыкания на корпус и, следовательно, в снижении времени воздействия электрического тока на человека.

Согласно "Правил Устройства Электроустановок" (ПУЭ):

«1.7.31. Защитное зануление в электроустановках напряжением до 1 кВ - преднамеренное соединение открытых проводящих частей с глухозаземленной нейтралью генератора или трансформатора в сетях трехфазного тока, с глухозаземленным выводом источника однофазного тока, с заземленной точкой источника в сетях постоянного тока, выполняемое в целях электробезопасности.»

Схема защитного зануления показана на рисунке 14.



Рисунок 14. Схема защитного зануления: 1 - Эл. установка; 2 - Нулевой ввод; 3 - Зануляющий проводник; 4 - Зануляющая магистраль; 5 - Выводы контура повторного зануления; 6 - Трубчатые заземлители; 7 - Соединительная полоса

Повторное заземление нулевого провода необходимо для обеспечения лучшей защиты человека от поражения электрическим током. Как видно из рисунка 15. при обрыве нулевого провода, при переходе электрического тока на корпус электроустановки ток короткого замыкания протекает через сопротивление повторного заземления и сопротивления заземления (r0), и фазу (С).

...