СТЕНД ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ВЛИЯНИЯ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ПОЛЕЙ НА ЧЕЛОВЕКА

Полезная модель относится к электротехнике и безопасности жизнедеятельности, и предназначена для использования в учебном процессе по исследованию влияния электромагнитных полей промышленной частоты на человека в процессе эксплуатации электроэнергетических установок и линий электропередачи сверхвысокого напряжения.
Из уровня техники известен стенд для проведения лабораторных работ по электробезопасности, содержащий управляющую часть и элементы контроля испытательного напряжения (№92004841, вид А, G09B 23/18, 1995, прототип).
Однако недостатком известного устройства является то, что измеряя отдельные параметры на стенде для проверки защитных средств, его нельзя использовать в учебном процессе в качестве учебно-демонстрационной модели для эффективного проведения лабораторных работ по исследованию влияния электромагнитных полей на человека в процессе эксплуатации электроэнергетических установок и линий электропередачи сверхвысокого напряжения.
Целью полезной модели является эффективное моделирование условий работы, приближенных к реальным, и исследование при этих условиях влияния, электромагнитных полей на человека в процессе эксплуатации электроэнергетических установок и линий электропередачи сверхвысокого напряжения, обеспечивая учебно-демонстрационную модель для возможной наглядной демонстрации (визуализации) и эффективного проведения лабораторных работ по электробезопасности.
Технический результат достигается за счет того, что в стенде по исследованию влияния электромагнитных полей на человека в процессе эксплуатации электроэнергетических установок и линий электропередачи сверхвысокого напряжения, включающем управляющую часть, содержащую автомат включения сети, и элементы контроля испытательного напряжения, при этом, управляющая часть дополнительно содержит регулятор напряженности электрического поля с переключателем режимов работы, релейный блок задания режимов и блок моделирования экранирующих условий защиты человека, который формирует условия работы, приближенные к реальным, обеспечивая возможность наглядной демонстрации (визуализации) при обучении и эффективного проведения лабораторных работ по электробезопасности.
Сущность полезной модели поясняется чертежом на фиг.1 - стенд по исследованию влияния электромагнитных полей на человека, электрическая схема; фиг.2 - то же, управляющая панель.
H
E
Стенд на фиг.1 включает в себя следующие узлы: управляющую часть, содержащую автомат включения сети 1, и элементы контроля испытательного напряжения. Управляющая часть включает регулятор напряженности 2 электрического поля E(I) с переключателем режимов 3 работы ("режим"), релейный блок 4 задания режимов (РБЗР) и блок моделирования 5 экранирующих условий защиты человека (БМЭУ), который формирует условия работы, приближенные к реальным. Как индивидуальное защитное средство от воздействия электрических полей промышленной частоты исследуется схема замещения «экранирующего костюма». Элементы контроля испытательного напряжения включают микроамперметр 6, измеряющий ток, смоделированный как проходящий через человека в землю.
E
E
E
E
Работа со стендом. Сетевую вилку стенда включают в розетку. Ручку переключателя 3 режимов работы ("режим"), входящего в регулятор напряженности 2 электрического поля (пропорциональный ей параметр ток I), устанавливают в крайне левое положение. Включают автомат включения сети 1, о чем сигнализирует соответствующая лампочка. Ручку переключателя 3 режимов работы ("режим") устанавливают в положение уст.I Нажимают кнопку уст.I в блоке моделирования 5 экранирующих условий защиты человека (БМЭУ), и одновременно регулятором напряженности 2 (тока I) устанавливают ток по шкале микроамперметра 6 равный 100 мкА.
1
3
4
3
4
1
h
Устанавливают ручку переключателя 3 в положение (1), переключатели резисторов на релейном блоке 4 задания режимов (РБЗР) переводят в следующие положения: R=∞; R=0; R=∞ (фиг.2). Данный режим соответствует случаю, когда человек касается металлического заземленного предмета (R=0), изолирован от земли (R=∞) и костюм его не заземлен (R=∞). При этом, ток по микроамперметру 6 будет I=96 мкА и загорится лампа "опасность!, сигнализирующая о недопустимости данного режима.
3
1
3
4
Человек касается металлического заземленного предмета, т.е. R=0. Это может быть при ремонтных и других работах, когда человек вынужден прикасаться к заземленным корпусам оборудования и т.п. Поскольку вредное влияние электрического поля на человека характеризуется величиной тока, проходящего непосредственно через тело, защитную способность костюма можно оценить величиной тока, который отводится в землю, минуя тело человека. Человек изолирован от земли и в то же время касается рукой заземленного корпуса оборудования и костюм его не заземлен. При этом, R=∞; R=0; R=∞. Следовательно, при рассмотренных условиях работы (костюм не заземлен, человек стоит на изолирующем основании и касается рукой металлического заземленного предмета) экранирующий костюм, даже если он закрывает почти все тело, практически не защищает человека. Поэтому такой режим работы недопустим.
1
3
4
h
1
3
4
э
4
4
Устанавливают ручку переключателя 3 в положение (2), переключатели резисторов на релейном блоке 4 задания режимов (РБЗР) переводят в положения: R=∞; R=0; R=1 мОм (фиг.2). Данный режим соответствует случаю, когда человек касается заземленного металлического предмета, но стоит на земле с большим удельным сопротивлением. При этом, ток по микроамперметру I=10 мкА. Условия те же, но человек стоит на земле с большим удельным сопротивлением. При этом, R=∞; R=0; R=1 мОм. Степень укрытия человека В=0,95, а коэффициент экранирования будет равен k=0,9, т.е. в 22 раза больше, чем в предыдущем случае. Примерно в 10 раз уменьшится ток через человека. Таким образом, то обстоятельство, что человек, касающийся заземленного предмета, стоит на земле, а не на изолирующем основании, резко повышает защитное действие костюма, даже если сопротивление растеканию тока ног R велико (1 мОм). Очевидно, что нахождение человека на земле с сопротивлением растеканию тока 1 мОм равноценно заземлению костюма через такое же сопротивление. Очевидно также, что если R будет меньше 1 мОм, то защитное действие костюма возрастет еще больше.
1
3
4
h
h
1
3
4
Устанавливают ручку переключателя 3 в положение (3), переключатели резисторов на релейном блоке 4 задания режимов (РБЗР) переводят в положения: R=0; R=0; R=∞ (фиг.2). Данный режим соответствует случаю, когда человек касается заземленного металлического предмета, изолирован от земли (например, стоит на деревянной лестнице) и костюм его заземлен (например, с помощью гибкого провода). При этом, I=10 мкА. В связи с тем, что в приборе на данном положении переключателя для большей наглядности встроен удвоитель, реальный ток I=5 мкА. Условия те же, что и в первом случае, человек изолирован от земли (например, стоит на деревянной лестнице) и касается головой рукой заземленного предмета, но костюм его заземлен (например, с помощью гибкого провода, присоединенного к заземляющему устройству). Следовательно R=0; R=0; R=∞. При этом, ток через человека уменьшится в 2 раза и будет составлять всего лишь 1/20 зарядного тока. Очевидно, что для случая прикосновения человека к заземленному предмету, полученная защитная способность костюма является наивысшей. Поэтому при работах, требующих прикосновения человека к металлическим заземленным предметам, костюм необходимо заземлять или человек должен стоять на металлическом заземленном основании.
1
3
4
1
3
4
Устанавливают ручку переключателя 3 в положение (4), переключатели резисторов на релейном блоке 4 задания режимов (РБЗР) переводят в положение: R=∞; R=∞; R=∞ (фиг.2). Данный режим соответствует случаю, когда человек не касается заземленных предметов, костюм его не заземлен и человек изолирован от земли. При этом загорается лампа "опасность!", что говорит о недопустимости данного режима. Костюм не заземлен, человек изолирован от земли (например, стоит на деревянном основании или имеет изолирующую обувь и т.п.) и не касается заземленных предметов. Следовательно R=R=R=∞. Из указанных соображений, а также потому, что длительное пребывание человека под потенциалом является нежелательным, рассматриваемый режим работы (в костюме, но при изоляции от земли) не допускается.
1
3
4
h
h
3
1
4
4
Устанавливают ручку переключателя 3 в положение (5), переключатели резисторов на релейном блоке 4 задания режимов (РБЗР) переводят в положение: R=∞; R=∞; R=1 мОм. Данный режим соответствует случаю, когда человек не касается заземленных предметов, костюм его не заземлен, человек стоит на земле с большим удельным сопротивлением. При этом ток по микроамперметру I=5 мкА. В связи с тем, что в приборе на данном положении переключателя было большей наглядности встроен множитель на 10, реальный ток I=0,5 мкА. Человек не касается заземленных предметов (например, при выполнении обязанностей наблюдающего, обходах и осмотрах ОРУ и линий электропередачи, работах по благоустройству территорий), т.е. R=∞. Костюм не заземлен (R=∞), человек стоит на земле с большим удельным сопротивлением (R=1 мОм) (сухие бетонные плиты). Следовательно, в этом случае, несмотря на высокое сопротивление R, обеспечивается весьма надежная защита. Итак, когда человек не касается заземленных предметов и не изолирован от земли, экранирующий костюм обеспечивает высокую степень защиты, даже если он не заземлен. Такой режим работы возможен при обходах и осмотрах линий электропередачи.
Преимущество предлагаемого стенда - эффективное моделирование условий работы, приближенных к реальным, и исследование при этих условиях влияния электромагнитных полей на человека в процессе эксплуатации электроэнергетических установок и линий электропередачи сверхвысокого напряжения, обеспечивая наглядную демонстрацию (визуализацию) и эффективное проведения лабораторных работ по электробезопасности.
Результатами исследований являются рекомендации о том, что все предметы экранирующего костюма - головной убор, куртка, брюки и обувь, а также их металлические элементы - должны иметь между собой надежную электрическую связь, осуществляемую специальными проводниками. Кроме того, костюм снабжается зажимом для его заземления, т.е. присоединения к заземляющему устройству с помощью гибкого проводника.