Rafał Pysz Grupa: środa 11:30 13:00 Informatyka, rok I, EAIiE Bezpieczeństwo i higiena pracy w laboratorium elektrotechniki Bezpieczeństwo pracy zależy od przestrzegania i przyswojenia sobie pewnych zasad, które powinny stać się częściowo odruchem bezwarunkowym w czasie wykonywania pracy. Jednym z czynników powodujących duże zagrożenie zdrowia lub życia jest prąd elektryczny. 1. Działanie prądu na organizm człowieka Ciało człowieka jest dobrym przewodnikiem prądu, przez co jesteśmy wyjątkowo narażeni na niekorzystne skutki przepływu prądu przez ciało. Najlepszym izolatorem w naszym ciele jest skóra, lecz wystarczy zwykłe zawilgocenie skóry (np. poprzez spocenie się), by oporność ciała gwałtownie spadła. Porażenie prądem to stan, w którym następuje zakłócenie prawidłowej pracy organizmu. Do takich zakłóceń możemy zaliczyć: - migotanie zastawek i komór w sercu - zakłócenie pracy układu oddechowego (poprzez skurcz mięśni) - śmierć kliniczna - działanie cieplne, oparzenia ciała - szok - uszkodzenie wzroku np. poprzez błysk łuku elektrycznego Bezpośrednio po rażeniu prądem, tzn. po przerwaniu przepływu prądu, może wystąpić wstrząs elektryczny, objawiający się przerażeniem, bladością, drżeniem ciała lub kończyn, nadmiernym wydzielaniem potu, stanem apatii lub euforii. Może również wystąpić obrzęk mózgu i utrata przytomności, połączona z zatrzymaniem krążenia krwi i brakiem oddechu. Skutki te mogą się ujawnić również po pewnym czasie od momentu porażenia.. Droga przepływu prądu przez organizm ludzki ma też wpływ na skutki porażenia: groźniejsze są te porażenia, przy których serce i ośrodki nerwowe znajdują się na drodze przepływu rażeniowego. Dla pracy serca najgroźniejsze są natężenia prądu powyżej 0,2-0,5 A, gdyż przy tych natężeniach zatrzymanie akcji serca może nastąpić już po upływie ułamka sekundy, dlatego ważne jest szybkie przerwanie przepływu prądu rażeniowego. Zjawisko porażenia ma miejsce wówczas, gdy występuje droga dla prądu rażenia i istnieje źródło napięcia wymuszającego przepływ takiego prądu. Napięcie dotykowe jest to napięcie między dwoma punktami nie należącymi do obwodu elektrycznego, z którymi mogą się zetknąć jednocześnie obie ręce lub ręka i noga człowieka. Napięcie krokowe jest to napięcie między dwoma punktami na powierzchni ziemi lub na powierzchni stanowiska pracy, odległymi od siebie o 1 m (jeden krok). Prąd jest ogólnie dostępny, dlatego konieczne jest nauczenie się zasad bezpieczeństwa w obchodzeniu się z nim. 1
2. Czynniki wpływające na porażenie a) techniczne - wartość natężenia prądu płynącego przez organizm człowieka - rodzaj prądu - droga przepływu prądu - czas przepływu prądu Wpływ natężenia prądu zmiennego na organizm człowieka: Prąd ~ [ma] Skutki dla człowieka 0,3-0,4 odczuwalny przepływ prądu w miejscu zetknięcia z elektrodą 0,7-1,2 prąd wyraźnie daje się odczuć 1,2-1,6 łaskotanie i swędzenie ręki 1,6-2,2 cierpnięcie dłoni 2,2-2,8 cierpnięcie przegubów 2,8-3,5 lekkie usztywnienie rąk 3,4-4,5 silne usztywnienie rąk, ból w przedramieniu aż do łokcia 4,0-6,0 skurcze dłoni, przedramienia, ramion 6,0-9,0 pomimo skurczu ramion i dłoni można się jeszcze uwolnić od elektrod 10,0-25,0 25,0-60,0 60,0-100,0 powyżej 300,0 uwolnienie się od elektrod na skutek skurczu bardzo trudne lub niemożliwe, prąd nie powoduje groźnych następstw, jeśli czas nie przekroczy 15-20 sek. silne i bardzo bolesne skurcze mięśni rąk i klatki piersiowej, możliwość arytmii serca prawdopodobieństwo nierównej pracy komór i przedsionków serca konieczna natychmiastowa pomoc lekarza Zatrzymanie normalnej pracy serca Rzadko człowiek przeżywa prąd o natężeniu ponad 400 ma, mimo udzielenia pomocy. Rodzaje rażenia: - krótkotrwałe (< 1s 5s) - długotrwałe (> 5s) b) organizacyjne - systematyczne szkolenie - oznakowanie - tablice informacyjne - obudowy, zasłony Prąd wrażeniowy przepływający przez organizm ludzki zależy od trzech czynników: - napięcia roboczego - rezystancji ciała ludzkiego - rezystancji pozostałych elementów tego obwodu 2
3. Napięcia bezpieczne Napięcia nie zagrażające zdrowiu i życiu człowieka. a) Warunki środowiska I normalna temperatura i wilgotność, podłoga nieprzewodząca Dla prądu stałego: 120 V Dla prądu przemiennego: 50 V b) Warunki środowiska II podwyższona temperatura lub wilgotność lub podłoga przewodząca Dla prądu stałego: 60 V Dla prądu przemiennego: 30 V c) Warunki szczególnego zagrożenia zaistnienie wszystkich negatywnych warunków jednocześnie Dla prądu stałego: 30 V Dla prądu przemiennego: 12 V 4. Możliwości zaistnienia porażenia prądem - od napięć roboczych (dotyk bezpośredni) 60% ogólnej liczby porażeń - od napięć dotykowych (dotyk pośredni) np. w skutek uszkodzenia instalacji 40% ogólnej liczby porażeń - od napięć krokowych np. zerwana linia, prąd płynie przez ziemię 1% ogólnej liczby porażeń 5. Ochrona i środki ochrony Rodzaje środków ochrony: a) organizacyjne szkolenie, oświetlenie, uprawnienia, sprzęt ochrony osobistej, oznaczenia b) techniczne Niegdyś do podstawowych środków ochrony przed porażeniem miały za zadanie zabezpieczenie przed dotknięciem elementów urządzeń elektrycznych znajdujących się pod napięciem, zaliczano do nich m.in.: - umieszczanie przewodów gołych na odpowiednich wysokościach - izolowanie przewodów i urządzeń - umieszczanie maszyn i aparatów w osłonach ochronnych z blachy, siatki stalowej itd. A do dodatkowych środków ochrony zaliczano te, które miały za zadanie zabezpieczenie przed porażeniem prądem, np.: - uziemienie ochronne - zerowanie - wyłączniki przeciwporażeniowe - izolację ochronną - ochronne obniżanie napięcia roboczego - separację odbiorników Obecne normy Unii Europejskiej wymagają następujących czynników ochrony podstawowej: - izolowanie części czynnych - stawianie ogrodzenia, stosowanie obudów - bariery odgradzające 3
- umieszczanie części, przez które przepływa prąd, poza zasięgiem ręki Uzupełnieniem ochrony podstawowej może być wykorzystywanie wysokoczułych urządzeń ochronnych oraz wyłączników. Do ochrony dodatkowej, chroniącej przed dotykiem pośrednim i niedopuszczającej do długotrwałego napięcia dotykowego zaliczamy: - zerowanie ochronne - uziemienie ochronne - sieć ochronna - wyłączniki przeciwporażeniowe różnicowoprądowe - izolacja prądowa - separacja stanowiska - izolowanie stanowisk Uziemienia ochronne stanowią najbardziej rozpowszechniony rodzaj ochrony dodatkowej, stosowany w maszynach i urządzeniach elektrycznych. Celem stosowania uziemienia ochronnego jest zrównanie potencjału uziemionych przedmiotów z potencjałem ziemi. Polega ono na połączeniu z ziemią za pośrednictwem uziomu, metalowych części urządzeń elektrycznych, które mogą przypadkowo znaleźć się pod napięciem roboczym. Uziom to przedmiot metalowy umieszczony w gruncie i tworzący połączenie przewodzące z ziemią. Uziemienie jest skuteczne, gdyż spełnia co najmniej jeden z poniższych warunków: - zapobiega wystąpieniu niebezpiecznego napięcia dotykowego - powoduje dostatecznie szybkie zadziałanie zabezpieczenia przerywającego przepływ prądu rażeniowego Schematy: 4
Zerowanie może być stosowane w przystosowanych do zerowania sieciach trójfazowych o napięciu mniejszym niż 500V. Polega ono na połączeniu dostępnych części metalowych urządzeń z uziemionym przewodem zerowym. Skuteczność zerowania będzie spełniona przy dotrzymaniu szeregu warunków. Przede wszystkim należy zapewnić działanie ochrony w przypadku przerwania przewodu zerowego, w tym celu przewód zerowy należy uziemić nie tylko bezpośrednio w źródle zasilania, lecz również dodatkowo wzdłuż linii, najwyżej co 500m oraz w punktach rozgałęzień i na końcach linii napowietrznych. Gdyby nie było tych dodatkowych uziemień to w przypadku przerwania przewodu zerowego nie powstaje obwód zwarcia, uszkodzony silnik nie będzie odłączony, a przewód zerowy ma potencjał uszkodzonej fazy nie tylko przy silniku uszkodzonym, lecz również przy innych urządzeniach przyłączonych do tego przewodu zerowego. Wtedy dotknięcie obudowy któregokolwiek z silników jest niebezpieczne dla człowieka. Schemat: Sieć przewodów ochronnych wolno stosować w urządzeniach przemiennoprądowych i stałoprądowych niezależnie od rodzaju i wartości napięcia. Wszystkie dostępne części metalowe nie znajdują się pod napięciem oraz dostępne metalowe konstrukcje wsporcze i osłony powinny być połączone z przewodem ochronnym. Wyłączniki przeciwporażeniowe wolno stosować w urządzeniach na napięcie nie przekraczające 500 V. Powinny być one przystosowane do rodzaju prądu, napięcia i obciążenia, oraz spełnić wymagania dotyczące wyłączników nadmiarowo-prądowych zawarte w odpowiednich normach. Wyróżniamy wyłączniki z cewką napięciową, które reagują na napięcie pojawiające się na obudowie chronionego odbiornika oraz wyłączniki różnicowe z cewkami prądowymi, które reagują na sumę prądów przepływających przez wyłącznik, która przy zwarciu doziemnym różni się od zera. Zwykle wyłączniki różnicowe są skonstruowane tak, że działają już przy bardzo małych prądach doziemnych od kilkunastu do kilkudziesięciu miliamperów. Podczas normalnej pracy, wektorowa suma prądów płynących przez przekładnik jest równa zero (zgodnie z I prawem Kirchhoffa), stąd w uzwojeniu wtórnym (nawiniętym na rdzeniu 5
przekładnika) nie indukuje się SEM, przekaźnik spolaryzowany jest zamknięty (zwora przyciągana przez magnes stały) a styki główne zamknięte. Jeżeli w chronionym obwodzie pojawi się prąd upływowy (np. przez ciało człowieka do ziemi, lub przez przewód PE), to wtedy suma prądów w oknie przekładnika będzie różna od zera. W uzwojeniu wtórnym indukuje się SEM, która powoduje przepływ prądu przez cewkę przekaźnika spolaryzowanego. Pole magnetyczne wytworzone przez cewkę kompensuje pole magnetyczne magnesu stałego przekaźnika. Jeśli prąd upływu przekroczy próg zadziałania wyłącznika (IΔn), przekaźnik spolaryzowany zostaje otwarty, zwalniając zamek i otwierając styki główne, a przez to odłączając zasilanie obwodu. Schematy wyłączników różnicowoprądowych: 5. Pierwsza pomoc w wypadku porażeń Porażenia elektryczne doprowadzają do rozmaitych uszkodzeń organizmu od bardzo lekkich do najcięższych, w których opóźnienie udzielania właściwej pierwszej pomocy może doprowadzić do śmierci. Osoba ratująca powinna podjąć akcję ratunkową jak najszybciej i prowadzić ja aż do przybycia lekarza. Przede wszystkim należy: - Uwolnić porażonego spod napięcia. - Rozpoznać stan zagrożenia porażonego - Udzielić odpowiedniej pomocy Przy uwalnianiu spod napięcia ratownik jest zobowiązany dbać nie tylko o bezpieczeństwo porażonego, ale także o swoje. Należy pamiętać, że niebezpieczne dla ratownika są: - bezpośrednie zetknięcia gołych kończyn ratownika z ciałem porażonego; - równoczesne używanie obu rąk przy odciąganiu spod napięcia; - mokre podłoże; - bliskie sąsiedztwo urządzeń pod wysokim napięciem; - brak równowagi. Wyłączenie porażonego spod napięcia jest nieodzownym warunkiem podjęcia akcji ratunkowej. Wyłączenie porażonego spod napięcia może być wykonane poprzez odciągnięcie poszkodowanego lub odcięcie źródła prądu płynącego do porażonego. Na początku należy ustalić, czy poszkodowany jest przytomny. Jeśli tak, należy utrzymać z nim kontakt słowny, zająć się obrażeniami i wezwać lekarza. 6
Jeśli poszkodowany nie jest przytomny, należy ustalić czy oddycha. Jeśli oddycha należy wezwać lekarza, zająć się obrażeniami zewnętrznymi i spróbować doprowadzić do odzyskania przytomności np. przez uniesienie nóg.. Jeśli nie oddycha należy przejść do masażu serca i sztucznego oddychania w celu przywrócenia prawidłowej pracy serca. Zapoznałem się z regulaminem BHP obowiązującym na laboratorium elektrotechniki : 7