Лекция 3
ПРОИЗВОДСТВЕННОЕ ОСВЕЩЕНИЕ

Через зрительный анализатор (ЗА) к нам поступает большая часть информации об окружающем мире. Зрительная работоспособность, производительность труда тесно свя-заны с рациональным производственным освещением. Свет оказывает влияние на эмо-циональное состояние человека, обмен веществ, сердечно-сосудистую систему, нервно-психическую сферу. Свет - это не только важный стимулятор зрительного анализатора, но и организма в целом.
Недостаточная освещенность приводит к утомлению зрения, может создать опас-ную ситуацию, привести к травмам.
Слишком большая яркость источников света (блесткость) ведет к временному на-рушению зрительной функции (ослепленность).

1. Основные светотехнические понятия и характеристики освещения

Световой поток Ф - поток лучистой энергии, оцениваемый по зрительному ощу-щению, характеризует мощность светового излучения [лм (люмен)].
Сила света J - пространственная плотность светового потока в данном направле-нии.
J = 
( - величина телесного угла в стерадианах).
Освещенность Е =  (S - площадь освещаемой поверхности). 1 люкс - осве-щенность поверхности площадью 1 м2 при Ф = 1 мм.
Яркость L - (элемента поверхности dS под углом  относительно нормали этого элемента есть отношение светового потока к произведению телесного угла на площадь элемента излучающей поверхности и косинус угла  между нормалью к поверхности и линией взгляда.
L =   или L =           

---

Скачать лекции полностью: С ГРАФИКАМИ И ТАБЛИЦАМИ >>>

---

             

Коэффициент отражения  ;
  0,2            - фон темный
0,2    0,4  – фон средний
  0,4            – фон светлый

Блескость - повышенная яркость светящихся поверхностей в прямом и отражен-ном свете, вызывающая нарушение зрительных функций. Другим словами,  это ощуще-ние, связанное с наличием в поле зрения яркости, значительно превышающей яркость, к которой может адаптироваться глаз, и вызывающей раздражение, дискомфорт или потерю зрительной  работоспособности и ухудшение видения. Блесткость можно классифициро-вать либо по воздействию (дискомфортная блесткость, слепящая блесткость) либо в зави-симости от ее источника (прямая, отраженная). Отраженная блесткость может быть зер-кальной или диффузной (также называется вуалированным отражением). Примерами от-раженной блескости являются отражения на экранах видеотерминалы отражения от стра-ниц книг.
Блескость ведет к раздражению, дискомфорту, утомлению зрения. Иногда значи-тельно ухудшается и работоспособность.
Важной характеристикой освещения является контрастность  – это различие в яр-кости или цвете предметов. Существенное значение имеет контраст объекта с фоном, который характеризуется соотношением яркостей рассматриваемого объекта (точка, ли-ния, знак, трещина, риска, раковина и т.п.) и фона.
К =   при Lф   Lо                при Lo  Lф
При К  0,5 контраст считается большим
При 0,2  К  0,5 - средним
При К  0,2 - малым
Контрастность можно увеличить за счет увеличения освещенности (но не более, чем до 1000 лк), дальше это уже не эффективно, а необходимо улучшать качественные ха-рактеристики освещения.
Другой важной характеристикой, связанной со зрительной работой и освещением является видимость. Видимость – это способность глаза воспринимать объект
V =  , где Кпор - пороговый контраст
С видимостью связана величина показателя ослепленности, который является критерием оценки слепящего действия источника света. Здесь V2 - видимость объекта различения при наличии ярких источников в поле зрения, V1 - то же при экранировании этих источников. Экранирование осуществляемое с помощью щитков, козырьков и т.п.
 = ( ) 1000,
Коэффициент пульсации
Кл = 100  ,
где Еmax, Emin, Ecp - соответственно максимальное, минимальное и среднее зна-чение освещенности за период и колебания.
Коэффициент пульсации является показателем качества освещения  и, так же , как и показатель дискомфорта входит в число нормируемых параметров.

2. Виды и системы освещения

По видам производственного освещения различают:
1) естественное освещение
2) искусственное освещение
3) совмещенное освещение
Естественное освещение делится на 1) боковое, 2) верхнее, 3) комбинированное.
По назначению производственное освещение подразделяется на рабочее, аварий-ное, эвакуационное, охранное, дежурное.
При общем равномерном освещении распределение светового потока осуществ-ляется без учета расположения оборудования.
При общем локализованном учитывает расположение оборудования.
Комбинированное освещение сочетает местное и общее освещение. Только мест-ное освещение не применяется за исключением специальных оговоренных случаев.

3. Нормирование производственного освещения. Основные требования к про-изводственному освещению.

В основу нормирования производственного освещения положены вид (разряд) зрительной работы, контраст объекта и фона, яркость фона, вид и система освещения (ес-тественное, искусственное, общее, комбинированное).
В одной из предыдущих лекций мы рассмотрели зрительный анализатор и уже знаем, что зрительную функцию характеризует световая, контрастная, цветовая чувст-вительность и острота зрения. Для зрительного анализатора (ЗА) многообразие окру-жающего мира представлено различием предметов, объектов, характеризующихся разме-ром, яркостью, контрастом с фоном и удаленностью от глаз.
Чем меньше размер объекта и контраст его с фоном и чем ближе его необходимо рассматривать, тем он труднее воспринимается глазом.
Таким образом, для нормальной работы ЗА воспринимаемые объекты должны быть: 1) не менее определенного размера; иметь 2) контраст с фоном не менее определен-ной величины и 3) освещенность при этом должна быть достаточной. Здесь мы видим явную зависимость между видимым характером зрительной работы и функциональным состоянием ЗА.
Отсюда нормирование производственного освещения определяется взаимоотно-шением упомянутой выше триады «видимое излучение» - «зрительный анализатор» - «зрительная работа».
В соответствии с этим все зрительные работы можно разделить на 3 основных вида:
1. ЗР, при выполнении которых не требуется использование оптических приборов (самая многочисленная группа)
2. ЗР с использованием оптических приборов
3. ЗР, связанные с восприятием информации с экрана, предъявляющие особые тре-бования к освещению, а также к объекту восприятия (информация на экране), который в то же время является источником света.
Зрительные работы, выполняемые без оптических приборов
При нормировании искусственного освещения для зрительных работ 1-го вида нормируемым параметром является освещенность Е лк, Е =  (объект различия, фон; контраст).
Освещенность должна соответствовать характеру работы, определяющемуся 3-мя параметрами:
а) объект различения - наименьший размер рассматриваемого предмета, отдель-ная его часть или дефект, который необходимо различать в процессе работы; при работе с приборами - толщина линии градуировки шкалы; при чертежных работах - толщина самой тонкой линии на чертеже.
б) фон - поверхность, прилегающая непосредственно к объекту различения. Ха-рактеризуется коэффициентом отражения, зависящим от цвета и фактуры поверхности  = 0,02  0,95
  0,4 - светлый фон
0,2    0,4 - средний
  0,2 - темный
в) контраст объекта с фоном К
В зависимости от размера объекта различения ЗР делятся в соответствии со СНиП 23-05-95 «Естественное и искусственное освещение» на 8 разрядов в зависимости от размера объекта различения (I - наивысшей точности, II - очень высокой точности, III - высокой точности и т.п.), причем разряды с I по V разбиваются на 4 подразряда (а, б, в, г) в зависимости от контраста детали различения с фоном и коэффициента отражения фона. Для каждого подразряда установлены определенные значения освещенности, понижающиеся по мере увеличения размера объекта различения, увеличения контраста с фоном, увеличения коэффициента отражения фона.
Помимо требования соответствия освещенности разряду зрительной работы, фону и контрасту к производственному освещению предъявляются следующие требования:
1. Необходимо достаточно равномерное распределение яркости на рабочей по-верхности и в пределах окружающего пространства. (Чтобы избежать частой переадапта-ции глаза). Для этого - комбинированное освещение, светлая окраска потолка и стен.
2. Отсутствие резких теней на рабочей поверхности (переадаптация, искажение размеров и формы предметов, движения тени могут приводить к травмам). Для этого - светильники со светорасширяющими, молочными стеклами. На окнах - солнцезащитные устройства, жалюзи, козырьки.
3. В поле зрения должна отсутствовать прямая и отражающая блескость, которая приводит к ухудшению видимости. Показатель ослепленности
Р = (
не должны превышать 20  80 ед. (в зависимости от разряда ЗР).
4. Освещенность должна быть постоянна по времени (Е = const).
Колебания освещенности характерны для люминесцентных ламп. Они связаны с изменением напряжения в цепи и вызывают переадаптацию глаза и утомление. Постоян-ство освещенности достигается:
а) стабилизацией питающего напряжения
б) жестким креплением светильников
в) специальными схемами включения (газоразрядных ламп).
Допустимые коэффициенты пульсаций для газоразрядных ламп Кп1020% (в за-висимости от разряда ЗР).
5. Оптимальная направленность светового потока (возможность рассмотреть внут-ренние поверхности деталей, рельеф поверхности и т.д.).
6. Необходимый спектральный состав света - для правильной цветопередачи, ино-гда - для усиления цветных контрастов – естественное освещение и искусственные источ-ники со спектральной характеристикой, близкой к солнечной.
Для создания цветовых контрастов - монохроматический свет, усиливающий одни цвета и ослабляющий другие.
7. Все элементы осветительных установок (светильники, групповые щитки, пони-жающие трансформаторы, осветительные сети) должны быть долговечными, электробезо-пасными, пожаро- и взрывобезопасными.
8. Простота, эстетика.

Нормирование естественного освещения. Для нормирования естественного ос-вещения пользоваться количественной величиной нельзя, ведь естественное освещение характеризуется тем, что освещенность, создаваемая естественным освещением изменяет-ся в чрезвычайно широких пределах в зависимости от времени дня, года, метеорологиче-ских факторов: облачности, отражающих свойств земного покрова.
В качестве нормируемой величины для естественного освещения принимается относительная величина - коэффициент естественного освещения
КЕО =  ,
где Е вн., Е нар. - соответственно освещенности внутри здания и снаружи. (Енар. - наружная горизонтальная освещенность, создаваемая светом полностью открытого небо-свода).
При боковом освещении нормируется минимальное значение КЕО, при верхнем и комбинированном - среднее ( оно не должно быть меньше нормированного при боковом освещении для аналогичной зрительной работы).
Для каждого производственного помещения строится кривая значений КЕО в ха-рактерном сечении (поперечный разрез посередине помещения перпендикулярно плоско-сти световых проемов), которая характеризует светотехнические качества помещения.
Кроме количественного показателя КЕО нормируют качественную характеристи-ку - неравномерность естественного освещения

В многопролетных зданиях в северных широтах, для помещений, где требуется выдерживать стабильными параметры воздушной среды (участки прецизионных металло-обрабатывающих станков и т.п.), для выполнения работ I и II разрядов (наивысшей и очень высокой точности) допускается
совмещенное освещение (при этом КЕО может несколько снижаться, но не ниже нормативов, а общее искусственное освещение обеспечивается газоразрядными лампами, а величина нормы освещенности должна повышаться на 1 ступень.
При отсутствии или недостаточном естественном освещении КЕО  0,1% при бо-ковом и КЕО  0,3 при верхнем и комбинированном) должны предусматриваться установки зрительного (ультрафиолетового профилактического облучения) для компенсации солнечной недостаточности. (Для нормализации обмена веществ, дыхательных процессов, кровообращения и др.).

Лекция 5   ПРОИЗВОДСТВЕННЫЙ ШУМ

1. Действие шума на организм человека
Шум определяют как всякий нежелательный для человека звук. Другими словами, это звук, оцениваемый негативно и наносящий вред здоровью. с физической точки зрения шум – это беспорядочное сочетание звуков различной частоты и интенсивности (силы), возникающих при механических колебаниях в твердых, жидких и газообразных средах. Проявление вредного воздействия шума на организм весьма разнообразно.
Специфическое воздействие шума (действие на слуховой анализатор). Длительное воздействие интенсивного шума (выше 80 дБ (А*)) на слух человека приводит к его частич-ной или полной потере. В зависимости от длительности и интенсивности воздействия шума происходит большее или меньшее снижение чувствительности органов слуха, которое выра-жается либо:
а) во временном смещении порога слышимости, которое исчезает после окончания воздействия шума;
б) в необратимой  потере слуха (тугоухость), характеризуемой постоянным изменени-ем порога слышимости.
Для профилактической работы по обеспечению безопасных условий труда по шумо-вому фактору служит аудиометрический контроль (аудиометрия) работающих, проводимый для оценки состояния органов слуха. При этом состояние слуховой функции оценивают как среднеарифметическое значение снижения  слуховой чувствительности в диапазоне речевых частот (500-2000 Гц) и на частоте 4000 Гц.
Различают три степени потери слуха:
- 1 степень (легкое снижение слуха) - потеря слуха в области речевых частот состав-ляет 10  20 дБ (на частоте 4000 Гц - 60  20 дБ),
- II степень (умеренное снижение) - 21  30 дБ в области речевых частот, 65  20 на 4000 Гц,
- III степень (значительное снижение) - более 31 дБ на речевых частотах, 78  20 дБ на 4000 Гц.

---

Скачать лекции полностью: С ГРАФИКАМИ И ТАБЛИЦАМИ >>>

---

Как показывают исследования, тугоухость в последние годы выходят на ведущее ме-сто среди профессиональных заболеваний и не обнаруживает тенденции к снижению.
Неспецифическое воздействие шума. Шум воздействует не только на орган слуха. Через волокна слуховых нервов раздражение шумом передается в центральную и вегетатив-ную нервные системы, а через них воздействует на внутренние органы, приводя к значи-тельным изменениям в функциональном состоянии организма, влияет на психическое со-стояние человека, вызывая чувство беспокойства и раздражения. Установлено, что человек, подвергающийся воздействию интенсивного шума, затрачивает на 10 - 20% больше физиче-ских и нервно-психических усилий, чтобы сохранить выработку, достигнутую при уровне звука ниже 70 дБ (А). Общая заболеваемость рабочих шумных производств на 10 15% вы-ше.
Воздействие шума на вегетативную нервную систему проявляется даже при неболь-ших уровнях звука (40 - 70 дБ(А)) и не зависит от субъективного восприятия шума челове-ком. Наиболее ярко выраженной вегетативной реакцией является нарушение периферического кровообращения за счет сужения капилляров кожного покрова и слизистых оболочек, а также (при уровнях звука выше 85 дБ (А)) повышение артериального давления.
Воздействие шума на ЦНС вызывает замедление зрительно-моторной реакции, при-водит к нарушению подвижности нервных процессов, изменению электроэнцефалографиче-ских показателей, нарушает биоэлектрическую активность головного мозга с проявлением общих функциональных изменений в организме (уже при шуме 50 - 60 дБ (А)), существенно изменяет биопотенциалы мозга, вызывает биохимические изменения в структурах головно-го мозга.
Шумовая болезнь. Для описания комплекса симптомов, связанных как со специфи-ческим, так и с неспецифическим воздействием шума, существует термин «шумовая бо-лезнь». К объективным симптомам шумовой болезни относятся:
- снижение слуховой чувствительности,
- изменение функции пищеварения (снижение кислотности)
- сердечно-сосудистая недостаточность,
- нейро-эндокринные расстройства.
Субъективными симптомами являются:
- раздражительность,
- головные боли,
- головокружение,
- снижение памяти,
- повышенная утомляемость,
- потеря аппетита,
- боли в ушах и т.д.
Эти явления нарастают с увеличением периода, в течение которого человек подверга-ется действию шума, т.е. шумовые явления обладают свойством кумуляции. При длитель-ном воздействии шума возможно возникновение заболеваний сердечно-сосудистой системы, гипертоническая болезнь, язвенная болезнь.
До последнего времени оценка приемлемости производственного шума с уровнем выше 80 дБ (А) чаще всего основывалась на выявлении его воздействия на органы слуха. Теперь доказано, что и шумы средних уровней (ниже 80 дБ (А)), не вызывающие потери слуха, тем не менее оказывают неблагоприятное воздействие на организм в целом, что должно было в последние годы при нормировании шума.
В современных условиях шум - это один из серьезных факторов загрязнения окружающей среды; связанный с ростом городов, развитием транспорта, промышленности, бытовой техники). Основным источником шума в городах является транспорт. Уровень шума в крупных городах достиг интенсивности промышленных шумов (80-100 дБ).
Производственный шум затрудняет прием и передачу информации, что приводит к снижению эффективности  и безопасности труда. Высокий уровень шума мешает, в частно-сти, услышать сигнал опасности.  Уровень интенсивности шума на частоте 1000 Гц, равный 70 дБ считается предельным уровнем, при котором человек может еще понимать команды, произнесенные обычным голосом. При 75 дБ исключено исполнение телефонной связи. Для нормального приема и передачи информации по телефону уровень шума около телефонного аппарата не должен превышать 50 - 55 дБ. Под воздействием шума снижаются способность сосредоточения внимания, точность выполнения работ, особенно тех ее видов, которые связаны с приемом и передачей информации, а следовательно, производительность труда.

Рис. 1

2. Частотный диапазон звука

Ниже 20 Гц и выше 20 кГц находятся соответственно области неслышимых человеком инфра- и ультразвука. Кривые, расположенные между кривой порога болевого ощущения и кривой порога слышимости называются кривыми равной громкости и отражают различие в восприятии звука человеком на разных частотах.
Поскольку звуковые волны представляют собой колебательный процесс, величины интенсивности звука и звуковое давление в точке звукового поля изменяются во времени по синусоидальному закону. Характерными величинами являются их среднеквадратичные зна-чения. Зависимость среднеквадратичных значений синусоидальных составляющих шума или соответствующих им уровней в децибелах от частоты называется частотным спектром шума (или просто спектром). Спектры получают, используя  набор электриче-ских фильтров, которые пропускают сигнал в определенной полосе частот - полосе пропускания.
Для получения частотной характеристики шума звуковой диапазон по частоте разби-вается на полосы с определенным соотношением граничных частот   (рис.2)

Рис.2
Октавная полоса - полоса частот, в которой верхняя граничная частота fв равна уд-военной нижней частоте fн, т.е. fв/fн = 2. Например, если взять музыкальный звукоряд, то звук с частотой f = 262 Гц это «до» первой октавы. Звук с f = 262 x 2 = 524 Гц - «до» второй октавы. «Ля» первой октавы это 440 Гц, «Ля» второй - 880 Гц. Чаще всего применяется разбиение звукового диапазона именно на октавы, или октавные полосы. Октавная полоса характеризуется среднегеометрической частотой
                                    _____
f с.г. = fн  fв

В некоторых случаях (детальное исследование источников шума, эффективности зву-коизоляции) используют деление на полуоктавные полосы (fв/fн =  ) и третьеоктавные полосы (fв/fн =  = 1,26).

3.  Измерение производственного шума
Звук характеризуется своей интенсивностью  и звуковым давлением Р Па. Кроме этого, любой источник шума характеризуется звуковой мощностью, которая представляет собой общее количество звуковой энергии, излучаемой источником шума в окружающее пространство.
С учетом логарифмической зависимости ощущения от изменения энергии раздражителя (закон Вебера-Фехнера) и целесообразности унификации единиц и удобства оперирования с цифрами принято использовать не сами величины интенсивности, звукового давления и мощности, а их логарифмические уровни
LJ = 10 lg  ,
где I – интенсивность звука в данной точке,  I0 – интенсивность звука, соответствую-щая порогу слышимости, равному 10-12 Вт/м,  Р – звуковое давление в данной точке пространства, Р0 – пороговое звуковое давление, равное 210-5 Па, Ф – мощность звука в данной точке, Ф0 - пороговая звуковая мощность, равная 10-12 Вт.
При нормальном атмосферном давлении
LJ = Lp = L
Для измерения шума с целью оценки его воздействия на человека, используется уро-вень звукового давления Lp (часто обозначается просто L). Уровень  интенсивности LJ ис-пользуют при акустических расчетах помещений.

Рис.3
При оценке и нормировании шума используют также специфическую величину, называемую уровнем звука. Уровень звука - это общий уровень шума, измеренный по шкале А шумомера. В современных шумомерах используют обычно две характеристики чувствительности - «А» и «С» (см. рис.). Характеристика «С» практически линейна во всем измеряемом диапазоне и используется для исследования спектра шума. Характеристика «А» имитирует кривую чувствительности человеческого уха. Единица измерения уровня звука – Дб(А). Таким образом уровень в дБ(А) соответствует субъективному восприятию шума человеком.

4.  Классификация шума
4.1 Классификация шума по источникам возникновения
Механический шум. Механический шум обусловлен колебаниями деталей машин и их взаимным перемещением. Возбуждение механического шума обычно носит ударный ха-рактер, излучающие его конструкции и детали представляют собой системы с многочислен-ными резонансными частотами. Поэтому спектр механического шума занимает широкую область частот. Наличие высоких частот делают шум особо неприятным.
Аэрогидродинамический шум. Аэрогидродинамические шумы возникают при дви-жении газов и жидкостей, их взаимодействия с твердыми телами (шумы из-за периодическо-го выпуска газа в атмосферу, например, сирена, шумы из-за образования вихрей, отрывных течений, турбулентные шумы из-за перемешивания потоков и т.п.).
Электромагнитный шум. Электромагнитный шум возникает в электрических маши-нах и оборудовании из-за взаимодействия ферромагнитных масс под влиянием переменных (во времени и в пространстве) магнитных полей, а также сил, возникающие при взаимодей-ствии магнитных полей, создаваемых токами.
4.2 Классификация по характеру спектра и временным характеристикам
В зависимости от спектра выделяют так называемый широкополосной, или белый шум, т.е. шум с непрерывным спектром шириной более одной октавы и тональный шум, в спектре которого имеются дискретные тона шириной менее одной октавы.
В зависимости от изменения по времени различают постоянный шум,  под которым понимается  шум, при котором уровень звука за 8-часовой рабочий день изменяется во вре-мени не более чем на 5 дБ(А). Если это изменение составляет более 5 дБ(А), то шум считает-ся непостоянным.
Непостоянные шумы в свою очередь делается на колеблющиеся во времени, прерывистые и импульсные (см. рис.5).

а – колеблющийся шум,   б – прерывистый шум,   в – импульсный шум

Рис.5
5.  Нормирование производственного шума
При нормировании шума используют два метода: нормирование по предельному спектру шума и нормирование уровня звука в дбА.
Нормирование по предельному спектру. Этот метод является основным для постоянных шумов. Здесь нормируются уровни звуковых давлений в 8 октавных полосах частот с fсг = 63, 125, 250...8000 Гц. Совокупность восьми допустимых уровней звукового давления и называется предельным спектром (ПС).
Для каждой категории рабочих мест (конструкторские бюро, лаборатории, цеха и т.п.) регламентирован свой предельный спектр шума. Допустимые уровни звукового давления на рабочих местах приведены в ГОСТ 12.1.001-83
Нормирование уровня звука в дБА. Этот метод используется для ориентировочной оценки постоянного и непостоянного шума, когда мы не знаем спектра шума.
Уровень звука (дБА) связан с предельным спектром зависимостью: LA = ПС + 5
Для тонального и импульсного шумов допустимые уровни должны приниматься на 5 дБ меньше нормативных для постоянного шума.
Для оценки акустической энергии, воздействующей на человека за определенный пе-риод времени используется доза шума, скорректированная по частотной характеристике «А» шумомера Па2  r: D = PA2 T, где РА - звуковое давление, соответствующее измеренному уровню звука в дБА.
Допустимая доза шума - доза, соответствующая допустимому уровню звука или допустимому эквивалентному уровню звука.
Для непостоянного шума нормированным параметром является эквивалентный (по энергии) уровень звука широкополосного, постоянного и неимпульсного шума, оказывающего на человека такое же воздействие, как и непостоянный шум (Laэкв. дБА. Этот уровень измеряется специальными интегрирующими шумомерами.

6. Методы борьбы с шумом
При проектировании новых предприятий, производственных помещений необходимо принимать меры, чтобы шум в помещениях не превышал допустимых значений. Разработке мероприятий по борьбе с шумом должен предшествовать акустический расчет. Его задачами являются:
- определение уровня звукового давления в расчетной точке (РТ), когда известен ис-точник шума и его шумовые характеристики;
- расчет необходимого снижения шума.
В качестве методов борьбы с шумом используются следущие:
6.1 Уменьшение шума в источнике (т.е. «защита количеством»)
Борьба с шумом в источнике (посредством уменьшения уровня звуковой мощности Lp) является наиболее рациональной. Конкретные мероприятия здесь зависят от природы шума (механический, аэрогидродинамический, электромагнитный). Так уменьшение меха-нического шума может быть достигнуто путем совершенствования технологических процессов и оборудования. Для уменьшения аэрогидродинамического шума следует стремиться к уменьшению скоростей обтекания тел потоком среды (газовой или жидкой), к улучшению аэродинамических качеств обтекаемых тел. Снижение электромагнитного шума достигается путем конструктивных изменений в электрических машинах. Например, в трансформаторах необходимо применять более плотную прессовку пакетов, использовать демпфирующие материалы.
6.2. Изменение направленности излучения шума
Этот способ следует применять при проектировании установок с направленным излучением шума, соответствующим образом ориентируя эти установки по отношению к рабочим местам или жилым массивам.
6.3. Рациональная планировка предприятий и цехов
При планировке наиболее шумные цехи должны быть сконцентрированы в одном-двух местах. Расстояние между шумными цехами и помещениями, где должен поддерживаться низкий уровень шума (конструкторское бюро и т.п.) должно быть достаточным для обеспечения необходимого снижения шума. Если предприятие расположено в черте города, шумные цехи должны находиться в глубине его территории.
6.4 Акустическая обработка помещений
Этот метод основан на том факте, что интенсивность шума в помещениях зависит не только от прямого, но и от отраженного звука. В случаях, когда нет возможности уменьшить прямой звук, для снижения шума можно уменьшить энергию отражаемых волн. Это достига-ется увеличением эквивалентной площади звукопоглощения путем размещения на его внут-ренних поверхностях звукопоглощающих облицовок, а также установки в помещениях штучных звукопоглотителей.
Процесс поглощения звука происходит за счет перехода энергии колеблющихся час-тиц воздуха в теплоту за счет потерь на трение в порах материала. Поэтому для эффективного звукопоглощения материал должен обладать пористой структурой, причем поры должны быть открыты со стороны падения звука и быть незамкнутыми, чтобы не препятствовать проникновению звуковой волны в толщу материала.
Свойствами звукопоглощения обладают все строительные материалы. Однако звуко-поглощающими материалами и конструкциями принято называть только те, у которых коэф-фициент звукопоглощения  на средних частотах больше 0,2. Это прежде всего такие мате-риалы как ультратонкое стекловолокно, минеральная вата, древесноволокнистые плиты, по-ристый поливинилхлорид, различные пористые жесткие плиты на цементной вяжущей ос-нове и др.
У таких материалов как кирпич, бетон коэффициент звукопоглощение маn ( = 0,01  0,05). Звукопоглощающие облицовки снижают шум на 6-8 дБ в зоне отраженного звука (вда-ли от источника) и на 2-3 дБ вблизи источника. Но на высоких частотах облицовки эффек-тивнее (8-10 дБ), таким образом, они позволяют сделать шум более глухим и, следовательно, менее раздражающим.
6.5 Уменьшение шума на пути его распространения    
Этот путь предусматривает применение звукоизолирующих ограждений (стены, перегородки, экраны, кожухи, кабины и т.п.). Сущность звукоизоляции ограждения состоит в том, что падающая на него звуковая энергия отражается в гораздо большей мере, чем проникает за ограждение. Звукоизолирующие свойства ограждения характеризуются коэффициентом звукопроницаемости 
   =   ,  1
где Рпр, Рпад, Jпр, Jпад - соответственно прошедшие через ограждения и падающие на него и соответствующие им значения интенсивностей.
Звукоизоляция ограждений тем выше, чем тяжелее материал, из которого они сдела-ны. Звукоизоляция одного и того же ограждения возрастает с увеличением частоты.
В отличие от звукопоглощающих конструкций звукоизолирующие конструкции должны быть выполнены из плотных, твердых и массивных материалов.
6.6 Глушение шума
Глушители шума применяются в основном для уменьшения шума различных аэроди-намических установок и устройств. Они устанавливаются на воздуховодах, каналах, соплах и подразделяются на абсорбционные (поглощающие звуковую энергию), реактивные (отра-жающие звуковую энергию обратно к источнику) и комбинированные.
6.7 Экранирование шума
Экраны устанавливают между источником шума и рабочим местом. Эффект экранирования основан на образовании за ним области тени, куда звуковые волны проникают лишь частично. Эффективность экранирования зависит от соотношения между размерами экрана и длиной волны : чем больше длина волны, тем меньше при данных размерах область тени за экраном, следовательно, тем меньше снижение шума. Поэтому экраны применяют в основном для защиты от средне- и высокочастотного шума. На низких частотах ( велика) экраны малоэффективны, так как за счет эффекта дифракции звук легко их огибает.
Эффективность экрана тем выше, чем меньше расстояние от экранируемого рабочего места до источника шума.
Экраны эффективны, когда отсутствуют огибающие его отраженные волны, т.е. либо на открытом воздухе, либо в облицованном помещении, т.е. помещении, подвергнутом аку-стической обработке.
6.8 Средства индивидуальной защиты
К СИЗ от шума относятся  наушники, шлемы, каски. При уровнях звука L  135 дБА используются противошумные костюмы (типа жесткого скафандра).
Измерение шума – шумомеры ШУМ-1, ШМ-1, ИШВ-2 в комплекте с октавными фильтрами, полосовые фильтры, измерительные микрофоны, магнитофоны, самописцы и др., акустическая аппаратура зарубежных фирм.

7. Ультразвук. Нормирование и защита
Ультразвуковыми колебаниями называются колебания с f  20 кГц. У ультразвука та же природа, что и у звука.
Источники: оборудование, в котором генерируются ультразвуковые колебания для выполнения технологических операций (очистка и обезвреживание деталей, дефектоскопия, сварка, сушка, технический контроль) и оборудование, где ультразвук возникает как сопутствующий фактор.
Ультразвуковые колебания делятся на:
- низкочастотные  f  100 кГц (распространение воздушным и контактным путем) выражен-ные сдвиги в состоянии нервной, сердечно-сосудистой, эндокринной системах, обмене ве-ществ и терморегуляции;
- высокочастотные 100 кГц  f  1000000 кГц (распространяется контактным путем) локаль-ное воздействие при соприкосновении со средами, в которых распространяются ультразву-ковые колебания (ультразвуковые вибрации).
Высокочастотный ультразвук большой интенсивности приводит в основном к тем же нарушениям, что и низкочастотный при контакте.
Воздействие ультразвуковой энергии 6  7 Вт/см2 может приводить к поражению пе-риферического нервного и сосудистого аппарата в месте контакта (например, воздействие на руки в момент загрузки и выгрузки деталей из ультразвуковой ванны).
Характеристикой ультразвуковых колебаний является уровень звукового давления Ly в третьеоктавных полосах с fсг = 12,5  100 кГц.
Согласно ГОСТ 12.1.001-83 допустимые уровни звукового давления на рабочих мес-тах не должны превышать (при fсг = 3,15 -100кГц) 110 Дб; при fсг = 12,5 кГц - 80 дБ).
Для ультразвука, передающегося контактным путем нормируется пиковое значение виброскорости.
Защита от ультразвука: 1) дистанционное управление, 2) автоблокировка при выпол-нении вспомогательных операций (загрузка и выгрузка деталей и т.п.), экранирование источника.
В качестве СИЗ (для рук): рукавицы, перчатки.

8. Инфразвук. Нормирование и защита
Инфразвук - колебания упругой среды с частотой f  20 Гц.
Распространение инфразвука в воздушной среде происходит на большие расстояния от источника воздействия малого поглощения его энергии. Мощный источник инфразвука: автомобиль, мчащийся со скоростью  100 км/час.
Характеристики - те же, что и ультразвук.
Источники: 1) (механическое происхождение) вентиляторы, поршневые компрессоры, машины и механизмы, работающие с числом оборотов рабочих циклов менее 20 в секунду; 2) движение больших потоков газов или жидкостей (аэродинамическое происхождение). Действие на человека: ощущение вращения, раскачивание, непроизвольный поворот глазных яблок, чувство тревоги, страха (вплоть до паники), боль в ушах, нарушение чувства равновесия. Причина: внутренние органы человека имеют собственные частоты  68 Гц. Совпадение этих частот с частотами инфразвука приводит к резонансу. При Lи  150 дБ - влияние на органы пищеварения, функции мозга, ритм сердечных сокращений и дыхания  слабость, обмороки, потеря зрения и слуха.
По СН 22-74-80; fср = 2, 4, 8, 16 Гц - в октавных полосах - не более 105 дБ, f = 32 Гц - не более 102 дБ.
Большая длина волны позволяет инфразвуку распространяться на десятки тысяч км. Невозможно остановить инфразвук с помощью строительных сооружений.
Защита: ослабление инфразвука в источнике; устранение причин возникновения; увеличе-ние частот до f  20 Гц; СИЗ; мед. профилактика.

9. Вибрация
Вибрация представляет собой процесс распространения механических колебаний в твердом теле. Ее можно представить как колебательное движение материальной точки или механической системы.
9.1 Виды вибрации и ее источники
Источниками вибрации  являются механизмы, машины, механизированный инстру-мент. Вибрации могут быть непреднамеренными (например, из-за плохой балансировки и центровки вращающихся частей машин и оборудования, пульсирующего движения жидко-сти, работы перфоратора и.т.п.), а также специально используемыми в технологических про-цессах (отбойные молотки, вибропогружатели свай, вибрационное оборудование для произ-водства железобетонных конструкций, оборудование для ускорения химических реакций и.т.п.).
Вибрация – это вредный  производственный фактор, отличающийся большой актив-ностью. Вибрационная патология стоит на втором месте среди профессиональных заболева-ний. Классификация вибрации связана с особенностями передачи колебаний человеку. В соответствии с эти вибрация подразделяется на общую (воздействие на все тело человека) и локальную (воздействие на отдельные части тела – руки или ноги).
Общая вибрация подразделяется, в свою очередь,  по месту возникновения на сле-дующие виды:
Категория 1 – транспортная вибрация, воздействующая на оператора на рабочих местах самоходных и прицепных машин и транспортных средств при их движении по мест-ности, в том числе, при строительстве дорог; при этом оператор может в известных пределах регулировать ее величину.
Категория 2 – транспортно-технологическая вибрация, воздействующая на челове-ка0оператора на рабочих местах машин с ограниченной подвижностью при перемещении их по специально подготовленным поверхностям производственных помещений, промышлен-ных площадок и горных выработок; при этом оператор может лишь иногда регулировать воздействие вибрации.
Категория 3а – технологическая вибрация, воздействующая на оператора на рабо-чих местах стационарных машин или передающаяся на рабрчие места, не имеющие источни-ков вибрации.
Категория 3б – вибрация на рабочих местах работников умственного труда и персо-нала, не занимающегося физическим трудом. К ней относится, в частности, вибрация, воз-действующая на человека на рабочих местах на промышленных кранах, у станков металло- и деревообрабатывающих, кузнечно-прессового оборудования, литейных машин и т.п.
Локальная вибрация классифицируется по источнику возникновения и подразделяет-ся на:
- передающуюся от ручных машин (с двигателями), органов ручного управления ма-шин и оборудования;
- передающуюся от ручных инструментов (без двигателей0 и обрабатываемых дета-лей.
Эту классификацию следует иметь в виду при гигиенической оценке локальной виб-рации, так как в первом случае санитарно-гигиенические требования и правила включаются в техническую документацию на машины и оборудование, а во втором –  в документацию на технологию проведения работ.
Вибрация рабочих мест операторов носит преимущественно низкочастотный характер с высокими уровнями в октавах 1...8 Гц и зависит от технологической операции, скорости передвижения, типа сидения, виброзащиты, степени изношенности машины, профиля дорог и т.п. Спектр вибрации в этих случая – широкополосной (максимум энергии при этом лежит в полосах 1..2 Гц и 4..8 Гц).
На операторов транспортных средств обычно воздействует переменная по уровням и спектрам вибрация, включающая микро- и макропаузы.
Спектры вибраций рабочих мест технологического оборудования носят низко- и средне-частотный характер с максимумом энергии на частотах 4..16 Гц.
9.2 Характеристики вибрации
Вибрация характеризуется следующими величинами:
• частотой  f (Гц)
• амплитудой смещения А(t) 
• скоростью V(t)   (виброскорость)
• ускорением w(t)   (виброускорение)
9.3 Действие вибрации на организм человека
Вибрация опасна как для машинного, так и для человеческого компонента системы «человек  - машина». Воздействуя на машинный компонент вибрация чаще всего снижает производительность технических установок, вызывает знакопеременные, приводящие к усталостному разрушению напряжения в конструкциях, снижает точность считываемых показаний приборов и т.п.
При воздействии вибрации на организм важную роль играют анализаторы центральной нервной системы: вестибулярный, кожный и др.
При длительном воздействии вибрации с частотами f = 250-350 Гц возникает профес-сиональное заболевание под названием «вибрационная болезнь», сопровождающаяся стой-кими патологическими нарушениями в организме (поражение мышц, изменения в костях, суставах, смещение органов в брюшной полости).
При частотах f5 Гц (собственная частота колебаний органов человеческого организ-ма) - возможно повреждение отдельных частей и органов.
Опасными частотами для внутренних органов является диапазон 69 Гц, для рук 3080 Гц.
Активной составляющей воздействия вибрации на организм является ускорение. При работе строительных машин и технологических процессов существуют горизонтальные и вертикальные толчки и тряска, сопровождающиеся возникновением периодических им-пульсных ускорений. При частоте колебаний от 1 до 10 Гц значения предельных ( по ощущениям) ускорений следующие: 10 мм/с – неощутимые, 40 мм/с – слабоощутимые, 400 мм/с – сильно ощутимые, 1000 мм/с – вредные, 4000 мм/с – непереносимые.
Благодаря наличию мягких тканей, костей, суставов, внутренних органов и особенно-стей конфигурации, тело человека представляет собой сложную колебательную систе-му, первичная механическая реакция которой на вибрационное воздействие зависит не только от характеристик интенсивности вибрации, но и от диапазона частот.
Особенно вредны вибрации с вынужденной частотой, совпадающей с собственной частотой коле-баний тела человека или его отдельных органов:
для тела человека – 6..9 Гц,
головы – 6 Гц,
желудка – 8 Гц,
другие органы – в пределах 25 Гц,
глазные яблоки – 60..90 Гц (расстройства  зрительных восприятий).
Локальная вибрация приводит к спазму сосудов, начиная с концевых фаланг пальцев до предплечья, плеча, сосудов сердца. Она вызывает также поражение нервов, отложение солей.
9.4 Нормирование вибрации
Для санитарного нормирования и контроля вибраций используются средне-квадратичные значения виброскорости V и виброускорения W , а также их логарифмические уровни в децибелах Lv и Lw (для локальной вибрации - в октавных полосах, для общей в 1/3- октавных). Нормативные значения приведены в ГОСТ 12. 1.012-90.
Общая и локальная вибрация нормируются отдельно.
9.5 Защита от вибрации
Основными методами защиты от вибрации являются:
- воздействие на источник возбуждения (снижение или ликвидация возбуждающих сил)
- отстройка от режима резонанса (подбор массы m и жесткости g колебательной сис-темы)
- вибродемпфирование- увеличение механического импеданса колебательной систе-мы
- динамические гашения колебаний - присоединения к защищаемому объекту систе-мы, реакции которой уменьшают размах вибрации объекта.
- изменение конструктивных параметров.
- активная виброзащита - дополнительный источник вибрации в противофазе.
- виброизоляция - для ослабления вибрации от источника. Установка виброизолято-ров - материалов с большим внутренним трением (резина, пробка, войлок, асбест, стальные пружины).

Лекция 7  ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ

Электробезопасность - система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного действия электрического тока, электрической дуги, электромеханического тока и статического электричества

1. Воздействие электрического тока на организм
Проходя через тело человека электрический ток оказывает на него сложное воздействие, вызывая:
а) термическое действие
б) электролитическое
в) механическое
г) биологическое
Любое из перечисленных воздействий тока может привести к электрической травме, т.е. к повреждению организма, вызванного воздействием электрического тока или электрической дуги (ГОСТ 12.1.009-76).
Воздействие тока на человека подразделяется на местные и общие электротравмы.
А. Местные электротравмы:
 электрический ожог, перегрев внутренних органов;
 электрические знаки;
 металлизация кожи частицами расплавившегося под действием электрической дуги металла;
 механические повреждения, вызванные непроизвольными сокращениями мышц под действием тока (редко).
Б. Общие электротравмы (электрический удар) - из-за нарушения нормальной деятельности отдельных жизненно важных органов (например, при фибрилляции сердца) поражается весь организм. Иногда сочетаются оба вида, но возможное смертельное поражение без видимых местных травм.
Электрический удар - это процесс возбуждения живых тканей организма электрическим током, сопровождающийся судорожным сокращением мышц.
Исход электротравмы или электрического удара зависит от следующих факторов:
1) характера тока (постоянный, переменный, выпрямленный);
2) его силы;
3) длительности;
4) пути прохождения тока (рука-рука, рука-нога, нога-нога), место прикосновения (напр. в акупунктурных точках).
5) состояния первичной системы;
6) определенной среды (неблагоприятные факторы - повышенная температура, пониженное давление).
7) индивидуальные особенности человека, состояние его в данный момент времени (расслабление или напряжение, алкоголь, утомление, заболевание щитовидной железы).
Следует отметить, что длительность протекания тока является весьма важным фактором, определяющим исход поражения, поскольку с течением времени резко возрастает сила тока вследствие уменьшения сопротивления тела (см. ниже), а также вследствие кумулятивного действия тока. Увеличение силы тока приводит к качественным изменениям его воздействия на организм. При этом выделяются три основные реакции:
1) ощущение;
2) судорожное сокращение мышц;
3) фибрилляция сердца.
Критические значения тока. Существуют критические значения сетевого переменного тока,  принятые на основе указанных выше основных реакций организма:
0,6-1,5 мА - ток начала ощущения (в точках прикосновения);
10-20 мА - порог неотпускающего тока, т.е. тока, вызывающего судорожное сокращение мышц; человек в этом случае не может сам освободиться от действия тока, например, разжать пальцы;
100 мА - ток фибрилляции сердца, т.е. явления беспорядочного сокращения волокон сердечной мышцы, вызывающего остановку сердца.
При токе 5 А и более происходит асфиксия - удушье, вызванное рефлекторным спазмом голосовой щели.

2. Электрическое сопротивление тела человека

Основной фактор, определяющий сопротивление тела человека Rh это кожа, ее роговой слой (нет кровеносных сосудов, большое удельное сопротивление   10 ). Этот плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду при контакте и внутренняя ткань под этим слоем можно представить как 2 обкладки конденсатора с емкостью См сопротивлением изоляции н . С ростом площади контакта н уменьшается, а С увеличивается. Таким образом полное сопротивление кожи к  уменьшается.
Между током, протекающим через тело человека и вызвавшим его напряжением существует нелинейная зависимость, обусловленная нелинейностью  Rh = f(U).
Уже при U  40  45В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности электрического поля, при которых происходит пробой наружного слоя, что снижает полное сопротивление человека
В практических расчетах по электробезопасности с учетом наиболее неблагоприятных условий принимают Rh = 1000 Ом.

3. Анализ опасности прикосновения к токоведущим частям ЭУ
Основные причины поражения электрическим током можно свети к следующим:
1) случайное прикосновение или приближение на опасное расстояние к токоведущим частям, находящихся под напряжением;
2) появление напряжения на отключенных токоведущих частях, на которых работают люди, вследствие ошибочного включения установки;
3) появление напряжения на металлических конструктивных частях электрооборудования (корпусах, кожухах и т.п. в результате повреждения изоляции или других причин);
4) появление шагового напряжения в результате замыкания провода на землю.

4. Виды электрических сетей. Правилами устройства электроустановок (ПУЭ) разрешается эксплуатировать два вида трехфазных электрических сетей (рисунок 1.1):
а) трехпроводные  с изолированной нейтралью;
б) четырехпроводные с глухозаземленной нейтралью.
Трехпроводные сети с заземленной нейтралью и четырехпроводные с изолированной запрещены, как не обеспечивающие безопасности в аварийных режимах: первые - при замыкании фазы на корпус оборудования, у вторых нулевой провод при замыкании фазы на землю оказывается под напряжением фазы.
Схемы прикосновения человека к сети. Возможны два варианта прикосновения человека к сети: между двумя фазами - двухфазное и между фазой и нулевой точкой - однофазное (рисунок 1.2). По сути речь идет о включении человека в электрическую цепь, так как само по себе прикосновение становится опасным, если человек становится как бы элементом электрической цепи, обладающим определенным сопротивлением и пропускающим через себя ток определенной величины.
а

б
Рисунок 1.1

Двухфазное включение, как правило, более опасно, поскольку к человеку непосредственно прикладывается наибольшее напряжение сети - линейное, а ток зависит только от сопротивления организма и имеет наибольше значение Ih, А.
                                                                     (1.1)

                                         б

а
где  Uф- фазное, Uл - линейное напряжение сети, Rh - сопротивление организма человека. В расчетах принимают Rh = 1 кОм.

Рисунок  1.2 - Схемы прикосновения человека к сети: а - однофазное, б - двухфазное
Однофазное включение является менее опасным, чем двухфазное, поскольку ток через человека ограничивается сопротивлением обуви и пола, а также сопротивлением изоляции фазных проводов, однако вероятность однофазных прикосновений на порядок выше. Поэтому однофазное включение является основной схемой, вызывающей поражение людей током в сетях любого напряжения.

Напряжение прикосновения. Напряжением прикосновения Uпр В называется разность потенциалов между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, или, другими словами, падение напряжения на сопротивлении тела человека Rh. Если пренебречь сопротивлением обуви и основания, на котором стоит человек, то                              Uпр = IhRh  ,    где Ih - ток, проходящий через человека.
В устройствах защитных заземлений, занулений и т.п. одна из этих точек имеет потенциал заземлителя З, а другая - потенциал основания ос . Тогда
                    Uпр = 3 - ос = 3 (1 -  )   или  Uпр = 3  ,             
где   - коэффициент напряжения прикосновения.
                                = 1 - .                                   
В зависимости от расстояния человека до заземлителя коэффициент напряжения прикосновения  может принимать значения 0,1  1, однако в реальных условиях он близок к единице, поэтому в расчетах для одиночных заземлителей принимается   = 1.
Из рисунка 1.3 видно, что из двух случаев расположения заземлителей случай I оказывается более опасным, так как напряжение прикосновения получается более высоким (Uпр1 > Uпр2). Наиболее опасным будет прикосновение, когда человек находится на расстоянии  20 м от заземлителя.

Рисунок  1.3
Напряжение шага.  Напряжением шага называется напряжение между двумя точками на поверхности грунта, находящимися одна от другой на расстоянии шага, которое принимается равным 0,8 м  (рисунок 1.4),

Рисунок 1.4
        Uш = IшRch ,           

где Iш - ток, , проходящий по пути “нога-нога”, Rch - сопротивление цепи “человек-земля”. Если выразить напряжение шага через разность потенциалов, имеем:
                                       
Коэффициент  называется коэффициентом напряжения шага (коэффициентом шага) и учитывает форму потенциальной кривой. Значения   лежат в диапазоне 0,15  0,6.
Напряжение шага зависит, таким образом, от величины потенциала в точке заземления, формы заземлителя и сопротивления грунта. Однако на практике часто говорят о шаговом напряжении между условными точками поверхности, которых касаются ноги человека (а иногда, в случае его падения руки и ноги), расстояние между ними не обязательно 0,8 м. Вот почему, оказавшись в зоне растекания тока, выходить из нее следует,  осторожно передвигаясь как можно более мелкими шажками или прыжками «ноги вместе».
Коэффициент напряжения шага играет большую роль в понимании механизма действия защитного заземления.

---

Скачать лекции полностью: С ГРАФИКАМИ И ТАБЛИЦАМИ >>>

---

5. Технические средства защиты в электроустановках
Для защиты от поражения электрическим током применяются следующие технические средства защиты:
- применение малых напряжений;
- электрическое разделение сетей;
- изоляция;
-защитное заземление, зануление, отключение;
- применение СИЗ.
Малое напряжение – напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током. Наибольшая степень безопасности достигается при напряжениях до 10 В, при которых значения тока не превышают 1 – 1,5 мА. Применение на практике – шахтерские лампы (2,5В); бытовые приборы (фонари, игрушки); на производстве – ручные электролампы, электроинструмент и т.п. (12 и 36 В).
Электрическое разделение сетей. Разветвленная электрическая сеть большой протяженности имеет значительную емкость и небольшое сопротивление изоляции фаз относительно земли. В этом случае сеть разделяется с помощью трансформаторов на ряд небольших сетей такого же напряжения, которые будут обладать небольшой емкостью и высоким сопротивлением изоляции, что резко снижает опасность поражения током.
Изоляция – слой диэлектрика, которым покрывают поверхность токоведущих элементов, или конструкция из непроводящего материала, с помощью которой токоведущие элементы отделяются от других частей электроустановки. Смысл изоляции, как защитной меры заключается в ограничении значения силы тока, протекающего через тело человека при различных обстоятельствах. Состояние изоляции зависит от:
- материала изоляции;
- конструкции ЭУ;
- условий производственной среды (t-ра, влажность, пыль, пары).
Качество изоляции характеризуется сопротивлением току утечки ( 0,001 А). Для контроля состояния электрической изоляции проводят периодические испытания изоляции. Существуют также приборы непрерывного контроля изоляции. При снижении сопротивления ниже 0,5 мОм подается световой сигнал.
Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей.
Защитное заземление применяется:
• в сетях напряжением до 1000 В - трехфазных с изолированной нейтралью, однофазных, изолированных от земли, сетях постоянного тока с изолированной от земли обмоткой источника;
• в сетях  напряжением выше 1000 В переменного и постоянного тока с любым режимом нейтрали или соседней точки обмоток источника тока.
Защитное заземление состоит из заземлителей, соединенных между собой металлическими шинами, и заземляющих проводников, которыми присоединяется заземляемое оборудование.
Принцип действия защитного заземления – уменьшение напряжения прикосновения при замыкании на корпус за счет уменьшения потенциала корпуса электроустановки и подъема потенциала основания, на котором стоит человек до потенциала, болизкого по значению к потенциалу заземленной установки.
Защитное заземление следует отличать от рабочего. Рабочим заземлением называют соединение отдельных точек электрический сети с заземляющим устройством. Оно предназначено для нормальной работы электроустановки и для защиты от повреждения в аварийном режиме. Примером рабочего заземления является заземление нейтрали источника (ro на рисунке 1.1).
По конструкции заземления могут быть выносными (rз на рисунке 1.5) и контурными (рисунок 1.6).

Рисунок 1.5 - Выносное заземление
Выносное заземление обеспечивает защиту человека путем снижения потенциала корпуса до величины
Uз = Iзrз,
где  Iз- ток замыкания через заземлитель, rз - сопротивление защитного заземления, Ом.
Поскольку заземлитель в случае выносного заземления  расположен чаще всего на расстоянии более 20 м от возможного места прикосновения к корпусу, коэффициент  у выносных заземлений равен  единице. Таким образом, выносные заземления защищают только благодаря малому значению   при условии малых токов замыкания (не более 10 А), которые имеют место в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью. При допустимом значении rЗ  4 Ом выносное заземление обеспечивает в самом неблагоприятном случае замыкания малое напряжение   на корпусе:   .
Таблица 1.1 - Максимальные допустимые значения сопротивления заземления
Вид заземлений Допустимое сопротивление заземления, Ом
Р  >100 кВА Р     100 кВА
Рабочие заземления нейтрали 4 10
Защитное заземление 4 10
Защитное заземление при больших токах замыкания на землю ( 500 А) 0,5
Повторное заземление
нулевого провода 10 30

Достоинство выносных заземлений - возможность выбора места с минимальным сопротивлением грунта. Недостаток - удаленность от защищаемого оборудования, ограниченность защитных свойств.
При напряжении свыше 1000 В токи замыкания на землю могут превышать 500 А. В этом случае выносное заземление может не обеспечивать безопасности. При больших токах замыкания на землю применяются контурные заземления. В отличие от выносного заземления, которое защищает путем снижения потенциала корпуса до безопасной величины, контурное заземление защищает человека путем увеличения потенциала защищаемой площадки до уровня, близкого потенциалу корпуса, и выравнивает потенциал площади так, что на всей защищаемой территории напряжение прикосновения и шага не превышает заданной величины  (рисунок 1.6).

а
Значение тока, проходящего  через  человека,   попавшего  под шаговое напряжение,  определяется по формуле
                   
,       

где  - коэффициент шаговых напряжений.

1 - электроустановка;
2 - внутренний контур;
3 - шина заземления;
4 - внешний контур

б
Рисунок 1.6 - Контурное заземление

Зануление (в трехфазных 4-х проводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью) – преднамеренное эл. соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей установок, которые могут оказаться под напряжением.
Зануление (рис. 1.7) создает путь малого сопротивления для тока замыкания на корпус и превращает его в ток короткого замыкания, способный вызвать быстрое перегорание плавких предохранителей или срабатывание автоматических выключателей. Так осуществляется селективное отключение поврежденных объектов от сети. Кроме того, благодаря применению повторного заземления нулевого проводника зануление частично снижает потенциал корпуса относительно земли в момент замыкания.

Рисунок  1.7 - Зануление  электроустановки

 
Защитное отключение - быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение ЭУ при возникновении опасности поражения током, а именно:
• при замыкании фазы на корпус электрооборудования;
• при снижении сопротивления изоляции фаз относительно земли ниже определенного предела
• появление в сети более высокого напряжения;
• прикосновение человека к токоведущей части под напряжением.
При этом в сети происходит изменение которых электрических параметров: например Uкорпуса относительно земли и т.п. Изменение этих параметров до определенного предела (при котором возникает опасность) может служить импульсом, вызывающим срабатывание защитно-отключающего устройства.
Устройство защитного отключения (УЗО) применяются в случаях, когда другие средства защиты (заземление, зануление) неэффективны, ненадежны или трудноосуществимы.
УЗО должны обеспечивать отключение неисправности ЭУ за t  0,2с.
Основные части УЗО -
1) прибор защитного отключения;
2) автоматический выключатель.
Прибор защитного отключения - совокупность элементов, которые реагируют на изменение какого-либо параметра сети и дают сигнал на отключение.