Московский государственный университет печати

Опасность электрического тока в отличие от прочих опасных и вредных производственных факторов усугубляется тем, что органы чувств человека не обнаруживают на расстоянии грозящую опасность. Реакция человека на электрический ток возникает лишь при прохождении его через тело. Электрический ток оказывает на человека термическое, электролитическое, механическое и биологическое воздействие.

Термическое воздействие тока проявляется в ожогах, нагреве кровеносных сосудов и других органов, в результате чего в них возникают функциональные расстройства.

Электролитическое действие тока характеризуется разложением крови и других органических жидкостей, что вызывает нарушения их физико-химического состава.

Механическое действие тока проявляется в повреждениях (разрыве, расслоении и др.) различных тканей организма в результате электродинамического эффекта.

Биологическое действие тока на живую ткань выражается в опасном возбуждении клеток и тканей организма, сопровождающемся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В результате такого возбуждения может возникнуть нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Раздражающее действие тока на ткани организма может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлекторным, через центральную нервную систему.

Различают два основных вида поражений током: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы подразделяются на электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизацию кожи, механические повреждения и электроофтальмию.

Электрические ожоги в зависимости от условий их возникновения бывают двух видов: токовые (контактные) и дуговые.

Токовый ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и обусловлен прохождением тока непосредственно через тело человека в результате прикосновения к токоведущим частям. Различают электрические ожоги четырех степеней. Основные признаки ожогов I степени - покраснение кожи, II степени - образование пузырей, III степени - обугливание кожи, IV степени - обугливание подкожной клетчатки, мышц, костей.

Дуговой ожог является результатом действия на тело человека электрической дуги в электроустановках высокого напряжения. Такой ожог носит, как правило, тяжелый характер (III или IV степень).

Электрические знаки (электрические метки) представляют собой пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи в месте контакта ее с токоведущими частями. В большинстве случаев они безболезненны. Со временем поврежденный слой кожи сходит.

Электрометаллизация кожи - это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла при его расплавлении или испарении под действием электрической дуги. Поврежденный участок кожи становится жестким и шероховатым, имеет специфическую окраску, которая определяется цветом металла, проникшего в кожу. Электрометаллизация кожи не опасна. С течением времени поврежденный слой кожи сходит, и пораженный участок приобретает нормальный вид.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. В результате возможны разрывы кожных покровов, кровеносных сосудов, нервной ткани, а также вывихи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия - это поражение глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц. При электрическом ударе может наступить клиническая смерть, которая при отсутствии квалифицированной медицинской помощи через 7-8 мин переходит в смерть биологическую. Если при клинической смерти немедленно освободить пострадавшего от действия электрического тока и срочно начать оказывать необходимую помощь (искусственное дыхание, массаж сердца), то жизнь пострадавшего может быть сохранена.

Причинами смерти от воздействия электрического тока могут быть остановка сердца или его фибрилляция, прекращение дыхания и электрический шок - своеобразная нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся расстройством кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.д. Шоковое состояние может продолжаться от нескольких десятков минут до суток. При длительном шоковом состоянии может наступить смерть.

Характер воздействия электрического тока на организм человека и тяжесть поражения зависят от силы тока, продолжительности его воздействия, рода и частоты, пути прохождения тока в теле. Определенное значение имеют индивидуальные свойства человека и некоторые другие факторы.

Сила тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, обуславливающим исход поражения. Различные по величине токи оказывают различное действие на организм человека.

Различают ощутимые, неотпускающие и фибрилляционные токи.

Пороговые значения ощутимых токов составляют: 0,6-1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5-7 мА при постоянном токе. Такой ток вызывает слабый зуд, пощипывание кожи под электродами, а переменный ток 8-10 мА уже вызывает сильные боли и судороги по всей руке, включая предплечье. Руку трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от электрода.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется неотпускающим током.

Переменный ток (50 Гц) силой 10-15 мА вызывает еле переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода. При переменном токе силой 20-25 мА руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов становится невозможно, а ток 25-50 мА вызывает очень сильную боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено.

При силе переменного тока 50-80 мА дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца. Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца, называется фибрилляционным током. Переменный ток силой 100 мА через 2-3 с вызывает фибрилляцию сердца, а еще через несколько секунд - его паралич. Верхним пределом фибрилляционного тока является 5 А. Ток больше 5 А как переменный, так и постоянный вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Напряжение в значительной степени определяет исход поражения, так как от него зависят сопротивление кожных покровов и сила тока, проходящего через организм человека.

Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением кожи в местах включения в электрическую цепь и сопротивлением внутренних органов. Причем сопротивление кожи составляет основную долю общего сопротивления. Наибольшим сопротивлением обладает верхний ороговевший слой кожи (эпидермис). Сопротивление тела человека изменяется в диапазоне 1-100 кОм и более.

При увлажнении, загрязнении и повреждении кожи (потовыделение, порезы, ссадины, царапины и т.д.), увеличении силы тока и времени его действия, а также увеличении площади контакта с токоведущими элементами сопротивление тела человека уменьшается до минимального значения (рис. 7.1 ).

Сопротивление внутренних тканей тела человека незначительно и составляет 300-500 Ом. При расчетах электрическое сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

Полное сопротивление тела человека Z с учетом активного сопротивления и электроемкости С тела человека определяется по формуле

При частоте тока 50 Гц влияние емкостного сопротивления ничтожно мало и при расчетах не учитывается. Таким образом, можно считать, что сила тока, проходящего через тело человека, равна

Продолжительность воздействия тока на организм человека во многих случаях является определяющим фактором, от которого зависит исход поражения: чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода.

Род и частота тока также влияют на тяжесть поражения. Наиболее опасным является переменный ток частотой 20-100 Гц. При частоте менее 20 или более 100 Гц опасность поражения током заметно снижается.

Постоянный ток одинаковой величины с переменным вызывает более слабые сокращения мышц и менее ощутим. Его действие в основном тепловое, но при значительных величинах ожоги могут быть очень тяжелыми и даже смертельными. Ток частотой свыше 500 кГц не может остановить работу сердца или легких. Однако такой ток может вызвать ожоги.

Путь тока через тело человека существенно влияет на исход поражения. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг, воздействует непосредственно на эти органы. Если ток не проходит через них, то его воздействие является только рефлекторным, и вероятность тяжелого поражения уменьшается (табл. 7.1).

Индивидуальные особенности человека значительно влияют на исход поражения электрическим током. Ток, вызывающий слабые ощущения у одного человека, может оказаться неотпускающим для другого. Характер воздействия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Для женщин пороговые значения тока примерно в полтора раза ниже, чем для мужчин. Степень воздействия тока зависит от состояния организма. Так, в состоянии утомления и опьянения люди значительно более чувствительны к воздействию тока. Установлено, что вполне здоровые и физически крепкие люди переносят электрические удары легче, чем больные и слабые. Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких, нервными и другими заболеваниями.

Большое значение имеет психологическая готовность к возможной опасности поражения током. В подавляющем большинстве случаев неожиданный электрический удар приводит к более тяжелым последствиям. Когда человек ожидает удара, степень поражения значительно снижается.

Степень опасности поражения электрическим током зависит в значительной мере от того, каким оказалось включение человека в электрическую цепь. Прикосновение (включение) к токоведущим элементам в трехфазных сетях может быть однофазным и двухфазным.

Однофазное включение - это прикосновение к одной фазе электроустановки, находящейся под напряжением.

Двухфазное включение - это одновременное прикосновение к двум фазам электроустановки, находящейся под напряжением. При двухфазном включении (рис. 7.2 , а) человек находится под линейным напряжением. Такое включение в электрическую цепь наиболее опасно. Силу тока , проходящего через тело человека, определяют по формуле

Случаи двухфазного включения человека редки и являются, как правило, результатом нарушения правил техники безопасности.

Однофазное включение происходит значительно чаще, но оно менее опасно, чем двухфазное. При однофазном включении в сеть с глухозаземленной нейтралью (рис. 7.2, б) через тело человека пройдет ток меньшей силы, потому что он окажется под действием фазного напряжения, которое меньше линейного в раз.

При этом электрическая цепь тока, проходящего через человека, включает в себя, кроме сопротивления тела человека, сопротивление основания (пола), на котором стоит человек , сопротивление его обуви и сопротивление заземления нейтрали источника тока . Тогда

Например, нужно определить силу тока, проходящего через тело человека при однофазном включении в сети с заземленной нейтралью, при
= 1000 Ом; = 0; = 0; = 0; = 380 В.

Сила тока такого значения смертельно опасна для человека.

Если же человек будет стоять на изолирующем полу, в резиновой обуви, то, принимая, например, = 60000 Ом; = 50000 Ом и = 4 Ом, получим

Ток такой силы безопасен для жизни человека.

При однофазном включении в сеть с изолированной нейтралью (рис. 7.2 , в) через тело человека пройдет ток еще меньшей силы, чем во втором случае. Потому что в сопротивление цепи входит не только сопротивление тела человека, основания, на котором он стоит и его обуви, но и сопротивление изоляции проводов относительно земли Чем лучше изоляция и больше ее сопротивление относительно земли, тем меньше ток, проходящий через человека. В этом случае при равных значениях сопротивления изоляции всех фаз относительно земли сила тока

В трехфазной сети с изолированной от земли нейтралью источника питания (генератор, трансформатор) и одинаковым сопротивлением изоляции всех трех фаз относительно земли имеет место симметрия напряжений фаз относительно земли, причем эти напряжения равны фазовым напряжением источника питания.

В процессе эксплуатации электроустановок может возникнуть замыкание на землю (вследствие повреждения изоляции) через металлические корпуса электрических машин, аппаратов и контактирующие с ними корпуса производственного оборудования, которые оказываются под напряжением относительно земли. Если корпуса не заземлены, то в этом случае в сети с изолированной нейтралью в месте замыкания проходит относительно небольшой ток, обусловленный большим сопротивлением изоляции исправных фаз. Установка продолжает работать, но корпуса электрооборудования оказываются длительное время под напряжением. Напряжение корпуса относительно земли в месте стекания тока равно

Человек, находящийся на земле или на полу в зоне стекания тока замыкания на землю и касающийся при этом корпусов оборудования, окажется под напряжением прикосновения. Человек, стоящий или проходящий в этой зоне, оказывается под напряжением шага. В обоих случаях возможно поражение человека электрическим током.

Напряжением шага называется напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек.

В случае прикосновения человека к заземленному корпусу электрооборудования, оказавшемуся под напряжением, напряжение прикосновения определится как разность потенциалов между руками и ногами

Потенциал руки, прикасающейся к корпусу, равен потенциалу корпуса относительно земли , т.е.

Если человек прикасается к заземленному оборудованию и стоит ногами непосредственно над заземлителем (рис. 7.3), то и напряжение прикосновения = 0. По мере удаления от одиночного заземлителя напряжение прикосновения увеличивается и достигает максимального значения на расстоянии 20 м от заземлителя, где = 0.

Напряжение шага (рис. 7.4 ) определяется как разность потенциалов отдельных точек земли, под которой оказываются ноги человека в зоне растекания тока:

Из формулы и рис. 7.4 видно, что напряжение шага по мере удаления от точки замыкания электрической цепи на землю (одиночного заземлителя) уменьшается и на расстоянии около 20 м от нее практически равно нулю.

В случае падения провода на землю не допускается приближение к нему в радиусе 6-8 м от места замыкания на землю. Если необходимо приблизиться к месту замыкания, то следует надеть диэлектрические галоши или боты.

Знание допустимых для человека значений тока и напряжения позволяет правильно оценить опасность поражения и определить требования к защитным мерам от поражения электрическим током.

ГОСТ 12.1.038-82 устанавливает предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека. Под напряжением прикосновения понимается напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек. Нормы предназначены для проектирования способов и средств защиты от поражения электрическим током людей при их взаимодействии с электроустановками. Они соответствуют прохождению тока через тело человека по пути рука - рука или рука - ноги.

Стандарт предусматривает нормы для электроустановок при нормальном (неаварийном) режиме их работы, а также при аварийных режимах производственных и бытовых электроустановок.

Значения напряжения прикосновения и силы тока, протекающего через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме работы электроустановки, не должны превышать значений, приведенных в табл. 7.2.

Для лиц, выполняющих работу в условиях высокой температуры (более 25С) и влажности (относительная влажность больше 75%), эти нормы должны быть уменьшены в три раза.

Электроустановки и электрические сети могут быть:

• напряжением выше 1000 В с глухозаземленной нейтралью (с большими токами замыкания на землю, например, сети 110 кВ и выше);
• напряжением выше 1000 В с изолированной нейтралью (с малыми токами замыкания на землю, например, сети 6-35 кВ);
• напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью (например, 220/380 В);
• напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью (применяются ограниченно).

Изолированной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, не присоединенная к заземляющему устройству или присоединенная через аппараты, компенсирующие емкостной ток в сети; трансформатор напряжения; или другие аппараты, имеющие большое сопротивление.

Глухозаземленной нейтралью называется нейтраль трансформатора или генератора, присоединенная к заземляющему устройству непосредственно или через малое сопротивление.

Состояние окружающей среды, а также окружающая обстановка могут увеличить или уменьшить опасность поражения током. Влага, пыль, агрессивные пары и газы, высокая температура разрушающе действуют на изоляцию электроустановок, резко снижая ее сопротивление и создавая опасность перехода напряжения на нетоковедущие металлические части оборудования, к которым может прикасаться человек. Воздействие тока на человека усугубляется также наличием токопроводящих полов, производственного оборудования, водопроводов, газопроводов и т.п.

Электрооборудование, а также защитные мероприятия и их объем нужно выбирать в зависимости от реальной степени опасности, определяемой условиями и характером окружающей среды, где предполагается эксплуатировать это оборудование.

Согласно правилам устройств электроустановок (ПУЭ) помещения по характеру окружающей среды подразделяются на: нормальные, сухие, влажные, сырые, особо сырые, жаркие, пыльные и с химически активной или органической средой.

Нормальными называются сухие помещения, в которых отсутствуют признаки, свойственные помещениям жарким, пыльным и с химически активной или органической средой.

К сухим относятся помещения, в которых относительная влажность воздуха не превышает 60%.

Влажными считаются помещения, в которых пары или конденсирующаяся влага выделяются не постоянно и в небольших количествах, а относительная влажность воздуха составляет 60-75%.

Сырыми являются помещения, относительная влажность воздуха которых длительное время превышает 75%.

Особо сырыми называются помещения, относительная влажность в которых близка к 100% (потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой).

К жарким относятся помещения, температура в которых под воздействием различных тепловых излучений превышает постоянно или периодически (более суток) +30С.

Пыльными считаются помещения, в которых по условиям производства выделяется технологическая пыль в таком количестве, что она может оседать на проводах, проникать внутрь машин, аппаратов и т.д. Пыльные помещения подразделяются на помещения с токопроводящей и с нетокопроводящей пылью.

В помещениях с химически активной или органической средой постоянно или в течение длительного времени выделяются агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения или плесень, разрушающе действующие на изоляцию и токоведущие части электрооборудования.

По степени опасности поражения людей электрическим током все помещения подразделяются на три категории: без повышенной опасности; с повышенной опасностью; помещения особо опасные.

В помещениях без повышенной опасности отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. К ним относятся жилые и конторские помещения, участки ручных брошюровочно-переплетных процессов, контроля, корректорские и т.п.

Для помещений с повышенной опасностью характерно наличие одного из следующих условий: сырость или токопроводящая пыль; токопроводящие полы (металлические, земляные, железобетонные, кирпичные и т.п.); высокая температура (жаркие помещения); возможность одновременного прикосновения человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.д. - с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования - с другой.

Особо опасные помещения характеризуются наличием одного из условий, создающих особую опасность: особой сырости; химически активной или органической среды, а также одновременного наличия двух или более условий повышенной опасности (гальванические, травильные и другие подобные отделения).

Поскольку рабочее напряжение электроустановки влияет на исход случайного прикосновения к токоведущим частям, то напряжение согласно ПУЭ должно соответствовать назначению электрооборудования и характеру окружающей среды. Так, для питания электроприводов производственных машин и станков допускается напряжение 220, 380 и 660 В. Для стационарных осветительных установок - до 220 В; для ручных светильников и электрифицированного ручного инструмента, в особо опасных помещениях - до 12 В, а в помещениях с повышенной опасностью - до 36 В.

Электробезопасность обеспечивается: конструкцией электроустановок; техническими способами и средствами защиты; организационными и техническими мероприятиями.

В соответствии с ГОСТ 12.1.019-79 технические способы и средства защиты устанавливаются с учетом:

• номинального напряжения, рода и частоты тока электроустановки;
• способа электроснабжения (от стационарной сети, автономного источника);
• режима нейтрали (средней точки) источника питания электроэнергией (изолированная, заземленная);
• вида исполнения электроустановки (стационарная, передвижная, переносная);
• условий внешней среды (помещения особо опасные, повышенной опасности, без повышенной опасности, на открытом воздухе);
• возможности снятия напряжения с токоведущих частей, на которых или вблизи которых предполагается работа;
• характера возможного прикосновения человека к элементам цепи тока (однофазное, двухфазное, прикосновение к металлическим нетоковедущим частям, оказавшимся под напряжением);
• возможности приближения к токоведущим частям, находящимся под напряжением, на расстояние меньше допустимого или попадания в зону растекания тока;
• вида работ (монтаж, наладка, испытание, эксплуатация электроустановок в зоне их расположения, в том числе в зоне воздушных линий электропередачи).

В целях обеспечения электробезопасности используют следующие технические способы и средства (часто в сочетании одного с другим): защитное заземление; зануление; защитное отключение; выравнивание потенциалов; малое напряжение; электрическое разделение сети; изоляцию токоведущих частей; оградительные устройства; предупредительную сигнализацию, блокировку, знаки безопасности; электрозащитные средства, предохранительные приспособления и др.

Защитное заземление - преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом металлических не токоведущих частей, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции (ГОСТ 12.1.009-76). Защитное заземление применяется в сетях напряжением до 1000 В с изолированной нейтралью и в сетях напряжением выше 1000 В как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Согласно ГОСТ 12.1.030-81 защитному заземлению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека и не имеющие других видов защиты, обеспечивающих электробезопасность. Защитное заземление следует выполнять: при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока и 440 В и выше постоянного тока - во всех случаях; при номинальном напряжении 42-380 В переменного тока и 110-440 В постоянного тока при работе в условиях с повышенной опасностью и особо опасных.

Защитное заземление предназначено для устранения опасности поражения током в случае появления напряжения на металлических нетоковедущих частях электрооборудования (например, вследствие замыкания на корпус при повреждении изоляции). Защита человека обеспечивается за счет снижения до безопасных значений напряжений прикосновения и шага.

Если корпус оборудования не заземлен и произошло замыкание на него одной из фаз, то прикосновение человека к такому корпусу равнозначно прикосновению к фазе. Задача заключается в том, чтобы создать между корпусом защищаемого оборудования и землей электрическое соединение с достаточно малым сопротивлением для того, чтобы в случае замыкания на корпус этого оборудования прикосновение к нему человека не могло вызвать прохождение через его тело тока опасной величины. Это достигается уменьшением потенциала заземленного оборудования, а также выравниванием потенциалов за счет подъема потенциала основания, на котором стоит человек до значения, близкого к потенциалу заземленного оборудования.

Сопротивление заземляющего устройства в электроустановках напряжением до 1000 В, работающих с изолированными нейтралями, не должно превышать 4 Ом.

При мощности источников, питающих сеть до 100 кВА сопротивление заземления может быть в пределах 10 Ом.

Заземляющим устройством называется совокупность конструктивно объединенных заземляющих проводников и заземлителя (рис. 7.5). Заземлители бывают естественными и искусственными.

В качестве естественных заземлителей используют электропроводящие части строительных и производственных конструкций и коммуникаций.

В качестве искусственных заземлителей используют стальные, вертикально заложенные в землю трубы (диаметр 30-60 мм, длина 200-300 см, толщина стенок не менее 3-5 мм); стальные уголки (размеры 6060 мм, длина 250-300 см); стальные прутки (диаметр 10-12 мм, длина до 10 м) или полосы. Толщина полос должна быть не менее 4 мм, а сечение - не менее 48 .

В качестве заземляющих проводников используют стальные полосы и сталь круглого сечения. Заземляющие проводники соединяют с заземлителями и между собой сваркой, а с корпусами заземляемого оборудования - сваркой или болтами. Заземляемые объекты присоединяют к магистрали заземления параллельно. Каждый корпус электроустановки должен быть присоединен к заземляющей магистрали с помощью отдельного ответвления. Последовательное подключение нескольких заземляемых корпусов оборудования к магистрали заземления запрещено.

Сопротивление заземлителей растеканию тока определяется их формой и размерами, а также удельным сопротивлением грунта, зависящим от его вида и влажности. Например, при влажности грунта 10-20% удельное сопротивление  () составит: для песка - 700, супеска 300, суглинка 100, глины - 40 и чернозема - 20.

На практике для приближенного расчета сопротивления заземлителя (электродов) растеканию тока можно пользоваться упрощенными формулами: для труб для полосы где l - длина электродов (заземлителей), м.

Для более точного расчета сопротивления некоторых одиночных заземлителей пользуются формулами:

• для труб (стержней) диаметром d (м), забитых в грунт на одном уровне с ним:

  

• для труб (стержней), забитых в грунт на глубину h от поверхности земли:

  

  где t - расстояние от поверхности грунта до середины трубы, м;

• для полосы, проложенной на поверхности грунта:

  

  где b, l - ширина и длина полосы соответственно, м;

• для полосы, заложенной горизонтально в грунт на глубину h от поверхности земли

  

Необходимое число электродов (труб, стержней) n определяют по формуле

Длина соединительной полосы где a - расстояние между трубами, которое принимается равным 3-10 м (обычно ).

Общее сопротивление всей системы защитного заземления составит

На практике после такого расчета проводят корректировочный расчет необходимого числа электродов с учетом сопротивления растеканию соединительной полосы с тем, чтобы равнялось . Этот расчет позволяет уменьшить число электродов, т.е. сэкономить часть металла, используемого для защитного заземления.

Занулением называется преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей (корпуса электрооборудования, кабельные конструкции и др.), которые могут оказаться под напряжением.

Нулевым защитным проводником называется проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока (генератора или трансформатора) или ее эквивалентом. Зануление применяется в трехфазных четырехпроводных сетях напряжением до 1000 В с глухозаземленной нейтралью.

При занулении, в случае замыкания сети на корпус электрооборудования, возникает однофазное короткое замыкание, т.е. замыкание между фазным и нулевым проводами. Вследствие этого установка отключается автоматически защитным аппаратом максимальной токовой защиты (перегорают плавкие предохранители или срабатывают автоматические выключатели). Так обеспечивается защита людей от поражения электрическим током.

Для быстрого перегорания плавкой вставки предохранителя или отключения автомата необходимо, чтобы ток короткого замыкания, превышал в 1,5 раза ток отключения автомата , или в 3 раза - номинальный ток плавкой вставки .

Ток короткого замыкания можно определить по формуле

Таким образом, при занулении исключительно большое значение имеет правильный выбор предохранителей или автоматов в соответствии с величиной тока короткого замыкания петли фаза-нуль. При неправильном выборе плавкой вставки или автомата, когда или плавкая вставка предохранителя может не перегореть или не отключится автомат.

Нулевой провод обычно заземляется непосредственно у трансформатора или генератора (основное рабочее заземление) и повторно в местах разветвления, в конечном пункте сети, а также на воздушной линии через каждые 2-3 км. Сопротивление рабочего заземления нулевого провода должно быть не больше 4 Ом.

В сетях с глухозаземленной нейтралью недопустимо выполнять защитное заземление отдельных корпусов электрооборудования без присоединения их к нулевому проводу. В этом случае при замыкании фазы на заземленный корпус образуется однофазная цепь через два последовательно включенных сопротивления и . Например, если их значения в соответствии с нормами Ом, то при напряжении трехфазной четырехпроводной сети 220/380 В ток замыкания составит

Если в цепи питания данного электроприемника установлена защита из расчета номинального тока = 40 А, то отключения не произойдет и корпус длительное время будет находиться под напряжением относительно земли (), что недопустимо. Под таким же напряжением относительно земли окажутся корпуса всего остального оборудования, это чрезвычайно опасно.

К частям, подлежащим заземлению и занулению, относятся: корпуса электрических машин, трансформаторов, светильников; металлические оболочки проводов, стальные трубы электропроводки; каркасы распределительных щитов и др.

Защитное отключение - это быстродействующая защита, обеспечивающая автоматическое отключение электроустановки (не более чем за 0,2 с) при возникновении в ней повреждения, в том числе при пробое изоляции на корпус оборудования.

Выравнивание потенциалов - метод снижения напряжений прикосновения и шага между точками электрической цепи, к которым возможно одновременное прикосновение или на которых может одновременно стоять человек.

Выравнивание потенциалов достигается путем устройства контурных заземлений. Вертикальные заземлители в контурном заземлении располагают как по контуру, так и внутри защищаемой зоны, и соединяют стальными полосами. При замыкании токоведущих частей установки на корпус, соединенный с таким контурным заземлением, участки земли внутри контура приобретают высокий потенциал, близкий к потенциалу заземлителей. Тем самым максимальные напряжения прикосновения и шага снижаются до допустимых значений.

Внутри помещений выравнивание потенциалов происходит через металлические конструкции, кабели, трубопроводы и подобные им проводящие предметы, связанные с разветвленной сетью заземления.

Малое напряжение - номинальное напряжение не более 42 В, применяемое в целях уменьшения опасности поражения электрическим током.

К малым напряжениям прибегают в случаях питания электроинструментов, переносных светильников и местного освещения на производственном оборудовании в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных. Однако малое напряжение нельзя считать абсолютно безопасным для человека. Поэтому наряду с малым напряжением используют и другие меры защиты.

Электрическое разделение сети - разделение сети на отдельные, электрически не связанные между собой, участки с помощью разделяющего трансформатора. Если сильно разветвленную электрическую сеть, имеющую большую емкость и малое сопротивление изоляции, разделить на ряд небольших сетей такого же напряжения, то они будут обладать незначительной емкостью и высоким сопротивлением изоляции. Опасность поражения током при этом резко снижается.

Изоляция в электроустановках служит для защиты от случайного прикосновения к токоведущим частям. Различают рабочую, дополнительную, двойную и усиленную электрическую изоляцию.

Рабочей называется изоляция токоведущих частей электроустановки, обеспечивающая ее нормальную работу и защиту от поражения электрическим током.

Дополнительной является изоляция, предусмотренная дополнительно к рабочей изоляции для защиты от поражения электрическим током в случае повреждения рабочей изоляции.

Двойная изоляция состоит из рабочей и дополнительной изоляции. Она достигается путем изготовления корпусов и рукояток электрооборудования из изолирующего материала (например, электрическая дрель с корпусом из пластмассы).

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

Оградительные устройства используются для предотвращения прикосновения или опасного приближения к токоведущим частям.

Блокировки широко применяются в электроустановках. Они бывают механическими, электрическими, электромагнитными и др. Блокировки обеспечивают снятие напряжения с токоведущих частей при попытке проникнуть к ним при открывании ограждения без снятия напряжения.

Оградительные устройства и блокировки обычно сочетают с предупредительной сигнализацией (световой и звуковой). В ряде случаев токоведущие части располагают на недоступной высоте или в недоступном месте.

К работе на электроустановках допускаются лица не моложе 18 лет, прошедшие инструктаж и обучение безопасным методам труда и не имеющие медицинских противопоказаний. Проверка знаний правил безопасности осуществляется в соответствии с занимаемой должностью с присвоением соответствующей квалификационной группы. Существует пять квалификационных групп по технике безопасности. Чем выше квалификационная группа, тем большие требования предъявляются к работнику, его теоретической и практической подготовке.

Организационными мероприятиями, обеспечивающими безопасность работы на действующих электроустановках, являются: назначение лиц, ответственных за организацию и производство работ; оформление наряда или распоряжения на производство работ; осуществление допуска к проведению работ; организация надзора за проведением работ; оформление окончания работы, перерывов в работе, переводов на другие рабочие места.

Работы на действующих электроустановках в соответствии с принятыми мерами безопасности подразделяются на четыре категории.

1. Выполняемые при полном снятии напряжения;
2. При частичном снятии напряжения.
3. Без снятия напряжения вблизи токоведущих частей и на токоведущих частях, находящихся под напряжением.
4. Без снятия напряжения вдали от токоведущих частей, находящихся под напряжением.

В целях безопасности обслуживающего персонала при работе на действующих электроустановках должны выполняться следующие технические и организационные мероприятия.

1. При проведении работ со снятием напряжения на действующих электроустановках или вблизи них:

   • отключение установки (части установки) от источника питания электроэнергией;
   • механическое запирание приводов отключенных коммутационных аппаратов, снятие предохранителей, отсоединение концов питающих линий; и другие мероприятия, обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения;
   • установка знаков безопасности и ограждение остающихся под напряжением токоведущих частей, к которым в процессе работы можно прикоснуться или приблизиться на недопустимое расстояние;
   • наложение заземлений (включение заземляющих ножей или наложение переносных заземлений); ограждение рабочего места и установка знаков безопасности.

2. При проведении работ на токоведущих частях, находящихся под напряжением, и вблизи них: выполнение работ по наряду не менее чем двумя лицами с применением электрозащитных средств, под непрерывным надзором, с обеспечением безопасного расположения работающих и используемых в работе механизмов и приспособлений.

Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок (ПТЭ) и Правилам техники безопасности электроустановок потребителей (ПТБ) на предприятии необходимо проводить систематический контроль изоляции электрических сетей и электроустановок, а также периодическую проверку заземляющих устройств и периодические испытания электромеханических защитных средств.

Сопротивление изоляции электропроводок, электрических машин и аппаратов измеряют не реже одного раза в год, а оборудования, находящегося в сырых помещениях и в помещениях с химически активной средой, - не реже двух раз в год.

Электрозащитными средствами называют переносимые и перевозимые изделия, служащие для защиты людей, работающих с электроустановками, от поражения электрическим током, от воздействия электрической дуги и электромагнитного поля (ГОСТ 12.1.009-76).

Электрозащитные средства дополняют такие защитные устройства электроустановок, как ограждения, блокировки, защитное заземление, зануление, отключение и др. Необходимость применения электрозащитных средств вызвана тем, что при эксплуатации электроустановок иногда возникают условия, когда защитные устройства самих электроустановок не гарантируют безопасность человека.

По своему назначению средства защиты условно разделяют на изолирующие, ограждающие и вспомогательные.

Изолирующие средства защиты предназначены для изоляции человека от частей электроустановок, находящихся под напряжением, и (или) от земли, если человек одновременно касается земли или заземленных частей электроустановок и токоведущих или металлических частей, оказавшихся под напряжением.

Существуют основные и дополнительные изолирующие средства.

Основные изолирующие средства имеют изоляцию, надежно выдерживающую рабочее напряжение электроустановки, поэтому с их помощью человек может касаться токоведущих частей, находящихся под напряжением.

К основным средствам, применяемым при обслуживании электроустановок напряжением до 1000 В, относятся диэлектрические перчатки, изолирующие штанги, инструменты с изолирующими ручками, токоизмерительные клещи и указатели напряжения; в электроустановках свыше 1000 В - оперативные и измерительные штанги, изолирующие и токоизмерительные клещи, указатели напряжения, изолирующие устройства и приспособления для ремонтных работ.

Изолирующие штанги применяются для непосредственного управления разъединителями, не имеющими механического привода, для наложения переносного заземления на токоведущие части, при работах как под напряжением, так и в местах, где оно может появиться.

Изолирующие клещи применяют для вставки и снятия предохранителей, надевания резиновых изолирующих колпаков и других аналогичных работ.

Дополнительные изолирующие средства не обладают достаточной степенью защиты, и предназначены только для использования совместно с основными средствами. К ним относятся: при работах с напряжением до 1000 В - диэлектрические галоши, коврики, изолирующие подставки; при работах с напряжением свыше 1000 В - диэлектрические перчатки, боты, коврики, изолирующие подставки.

Для проверки диэлектрических свойств все изолирующие средства защиты должны подвергаться электрическим испытаниям после изготовления и периодически в процессе эксплуатации.

Ограждающие средства предназначены для временного ограждения токоведущих частей (переносные ограждения), а также для заземления отключенных токоведущих частей с целью устранения опасности при случайном появлении напряжения (временные заземления).

Вспомогательные средства служат для индивидуальной защиты работающего от тепловых, световых и механических воздействий, а также для предотвращения случайного падения с высоты. К ним относятся защитные очки, рукавицы, предохранительные пояса, страхующие канаты, «когти» и т.п.

Статическое электричество - это совокупность явлений, связанных с возникновением, сохранением и релаксацией свободного электрического заряда на поверхности и в объеме диэлектрических и полупроводниковых веществ, материалов, изделий или на изолированных проводниках.

На полиграфических предприятиях заряды статического электричества образуются при работе фотонаборных, печатных, лакировальных и других машин; движении красок глубокой печати и огнеопасных жидкостей (бензин, толуол) по трубопроводам; движении пылевоздушных смесей в вентиляционных воздуховодах; движении бумажных отходов в системах пневмотранспорта; сталкивании листов; припрессовке пленки; работе ременных передач и т.п.

При движении бумаги во время печатания на ее поверхности накапливаются заряды статического электричества, что приводит к слипанию листов и прилипанию бумаги к металлическим частям. Это нарушает технологический процесс, снижает производительность труда и качество продукции.

Заряды статического электричества могут накапливаться и на теле человека (при работе или контакте с наэлектризованными материалами и изделиями). Высокое поверхностное сопротивление тканей человека затрудняет стекание зарядов, и человек может длительное время находиться под большим потенциалом.

Систематическое воздействие электростатического поля повышенной напряженности отрицательно влияет на организм человека. Оно может вызывать функциональные изменения центральной нервной, сердечно-сосудистой и других систем организма. Поэтому предельно допустимую интенсивность электростатического поля на рабочих местах нормируют. Нормативы, содержащиеся в документе «Санитарно-гигиенические нормы допустимой напряженности электростатического поля», распространяются на электрические поля, создаваемые легко электризующимися материалами и изделиями, а также электроустановками постоянного тока высокого напряжения.

Предельно допустимая напряженность электростатического поля на рабочих местах не должна превышать 60 кВ/м при воздействии до 1 ч; при воздействии его свыше 1 ч и до 9 ч значение определяют по формуле (t - время воздействия, ч). Указанные нормативные значения при напряженности электростатического поля свыше 20 кВ/м соблюдают при условии, что в остальное время рабочего дня напряженность не превышает 20 кВ/м.

Основная опасность процесса электризации в производственных условиях состоит в возможности возникновения пожаров и взрывов. Такая опасность особенно велика в цехах глубокой и флексографской печати, а также при лакировании оттисков.

Разность потенциалов между двумя разноименно заряженными телами в результате электростатической электризации может достигать 10 кВ и более. При определенных условиях (сухой чистый воздух) электрические заряды сохраняются длительное время, а при быстром разряде в результате пробоя воздушного промежутка между заряженными телами (например, при сближении их) возникает искровой разряд, который может быть причиной воспламенения горючих веществ. Бензол, бензин воспламеняются от электрического разряда, возникающего при разности потенциалов до 1000 В, а горючие пыли - до 5000 В (при условии достаточной энергии искры, зависящей также и от величины заряда).

Одна из мер, препятствующих накоплению и сохранению электрических зарядов, - увеличение электропроводности воздуха, например, его увлажнение.

Наиболее простой и эффективный метод борьбы с накоплением зарядов статического электричества - заземление производственного оборудования, трубопроводов, вентиляционных воздуховодов и емкостей. Заземляющие устройства должны иметь сопротивление не более 100 Ом. В ряде установок применяется искусственная ионизация сухого воздуха в зоне образования зарядов (нейтрализация зарядов).

Работа нейтрализаторов статического электричества основана на разных принципах.

Индукционные нейтрализаторы могут быть с остриями и проволочные. Их действие основано на использовании заряженного электрода, на поверхности которого образуется тлеющий разряд. Заряд возникает при наличии острия или тонкой проволоки, около которых резко возрастает напряженность неоднородного электрического поля. Этот постоянно действующий разряд ионизирует окружающий воздух, делая его электропроводным. Индукционные нейтрализаторы характеризуются высокой ионизирующей способностью, но они начинают действовать лишь в случае, когда напряжение на электродах достигает нескольких киловольт.

Радиоизотопные нейтрализаторы представляют собой излучатели радиоактивных частиц, которые обладают свойством ионизировать воздух. Для местной ионизации воздуха используют - и -излучения. Широкое применение в радиоизотопных ионизаторах получил плутоний-239. Он достаточно эффективен на расстоянии до 40 мм от поверхности источника излучения. Радиоизотопные нейтрализаторы просты по конструкции, не требуют источника электропитания, имеют длительный срок службы и удобны в эксплуатации. Нейтрализатор представляет собой металлический контейнер, в котором находится источник излучения. Контейнер создает необходимое экранирование и позволяет регулировать направление излучения.

В качестве индивидуальных средств защиты от электростатических зарядов можно использовать антистатическую обувь, антистатические халаты и др.

Применение в промышленности систем, связанных с генерированием, передачей и использованием энергии электромагнитных колебаний, сопровождается возникновением электромагнитных полей (ЭМП), оказывающих вредное воздействие на организм человека.

Источниками их являются индукторы установок индукционного нагрева и сушильных устройств, высоковольтные линии электропередач, открытые распределительные устройства, устройства защиты и автоматики и т.д.

Такое поле характеризуется векторами напряженности электрического Е (В/м) и магнитного Н (А/м) полей. Распространение электромагнитных волн связано с переносом энергии в поле. Пространство около источника переменного электрического или магнитного полей делится на зону индукции и волновую зону.

При работе генераторов ВЧ и УВЧ излучаются волны длиной от нескольких метров до нескольких километров, и на рабочем месте человек, как правило, оказывается в зоне индукции, под воздействием периодически изменяющихся электромагнитных полей. Зону индукции можно характеризовать как электрической, так и магнитной составляющими ЭМП.

Генераторы СВЧ излучают электромагнитные волны длиной менее 1 м, и рабочие места находятся всегда в волновой зоне. В диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц ЭМП распространяется в виде бегущей волны. В этом диапазоне для количественной оценки облучения ЭМП принята интенсивность облучения, выраженная в величинах плотности потока энергии (ППЭ) в пространстве. ППЭ - энергия, проходящая за 1 с через
1 (1 ) поверхности. Она выражается в ваттах на квадратный метр () или в микроваттах на квадратный сантиметр ().

Степень вредного воздействия ЭМП на человека зависит от напряженности электрического и магнитного полей, интенсивности потока энергии, продолжительности действия, длины волны источника, а также от индивидуальных особенностей организма.

Систематическое воздействие на человека ЭМП низкой частоты может вызвать изменения деятельности нервной и сердечно-сосудистой систем, а также некоторые изменения в составе крови, особенно выраженные при высокой их напряженности.

Биологическое действие таких полей более высоких частот связано в основном с их тепловым и аритмическим эффектом. Поля ВЧ и УВЧ создают в тканях высокочастотные ионные потоки, нагревающие их. Такое явление наблюдается также при очень интенсивном облучении электромагнитными волнами СВЧ. Тепловое действие характеризуется общим повышением температуры тела или местным нагревом тканей, что особенно опасно для органов со слабой терморегуляцией (мозг, глаза, почки). Облучение глаз сантиметровыми волнами (от 1 до 20 см) может повысить температуру в задней части хрусталика, что вызывает его помутнение (катаракту).

Кроме теплового, микроволны высокочастотного поля оказывают на человека внетермическое биологическое воздействие. Биологическая активность ЭМП возрастает с уменьшением длины волны, самая высокая активность ЭМП - в области СВЧ.

Постоянное воздействие ЭМП умеренной интенсивности влияет на биофизические процессы в клетках и тканях, поражает центральную нервную и сердечно-сосудистую системы. Человек чувствует себя уставшим, появляются необоснованная раздражительность, периодические головные боли, нарушается сон. Нередки жалобы на потливость, ослабление памяти, боли в области сердца, одышку. Функциональные изменения, вызванные биологическим воздействием электромагнитных полей, обратимы. Если исключить воздействие излучения, болезненные явления исчезают.

К работе на высокочастотных установках допускаются лица не моложе 18 лет. Не реже одного раза в год они должны проходить медицинский осмотр. Люди с органическими заболеваниями центральной нервной системы, заболеваниями нервно-психической формы и эндокринно-вегетативными сердечно-сосудистыми заболеваниями, а также заболеваниями легких к работе на таких установках не допускаются.

В зависимости от диапазона частот в основу гигиенического нормирования электромагнитных излучений положены разные принципы. Критерием безопасности для человека, находящегося в электрическом поле промышленной частоты, является напряженность этого поля, а гигиенические нормы установлены ГОСТ 12.1.002-84. Нормируется время пребывания человека в электрическом поле в зависимости от напряженности (табл. 7.3)

Эти нормы обеспечивают безопасность при условии, что в остальное время суток человек не подвергается воздействию ЭП напряженностью больше 5 кВ/м, а также исключена возможность воздействия на организм человека электрических разрядов.

В диапазоне частот 60 КГц - 300 МГц нормируются напряженности магнитной и электрической составляющих ЭМП. Они установлены ГОСТ 12.1.006-84 «ССБТ. Электромагнитные поля радиочастот. Допустимые уровни на рабочих местах и требования к проведению контроля». Интенсивность электромагнитного поля на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного с воздействием ЭМП, не должны превышать следующих значений:

по электрической составляющей (В/м):

по магнитной составляющей (А/м):

Интенсивность электромагнитного поля в диапазоне частот 300 МГц - 300 ГГц на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, связанного с воздействием ЭМП, оценивается плотностью потока энергии. В этом случае предельно допустимую плотность потока энергии ЭМП устанавливают, исходя из допустимого значения энергетической нагрузки на организм человека и продолжительности пребывания его в зоне облучения. Однако во всех случаях она не должна превышать 10 , а при наличии рентгеновского излучения или высокой температуры воздуха в рабочих помещениях (выше 28С) - 1 .

Соблюдение предельно допустимых значений ЭМП контролируют измерением напряженности и плотности потока энергии ЭМП на рабочих местах и в местах возможного нахождения персонала, подвергающегося в условиях производства воздействию ЭМП. Контроль следует проводить периодически не реже одного раза в год, а также при приеме в эксплуатацию новых и при внесении изменений в конструкцию действующих установок, после ремонта, перестройки схемы и при организации новых рабочих мест. Измерения делают при наибольшей используемой мощности источника ЭМП.

Способы защиты работающих выбирают в зависимости от рабочего диапазона частот, характера выполняемых работ, напряженности и плотности потока энергии ЭМП и необходимой эффективности.

Для защиты от воздействия ЭМП используют следующие способы и средства:

• уменьшение напряженности и плотности потока энергии ЭМП при использовании согласованных нагрузок и поглотителей мощности;
• экранирование рабочего места и удаление его от источника ЭМП;
• экранирование источника ЭМП, рациональное размещение оборудования;
• использование предупреждающей сигнализации и средств индивидуальной защиты;
• рациональные режимы работы оборудования и обслуживающего персонала.

В средствах защиты от электромагнитных излучений используют явления отражения и поглощения энергии излучателя, применяя различные экраны и поглотители.

Экраны изготовляют из листовой стали или алюминия толщиной не менее 0,5 мм. Стыки в экранах должны иметь надежный контакт. Шов выполняется сваркой, пайкой или точечной электросваркой с шагом 50-100 мм в зависимости от мощности источника ЭМП. Смотровые окна и другие технологические отверстия следует экранировать густой металлической сеткой с ячейками не более 44 мм. Экран необходимо заземлять.

Фидерные двухпроводные линии, подводящие ток к рабочим контурам, надо экранировать стальными или алюминиевыми трубами. При использовании для фидерных линий коаксиального провода экранирование не требуется. Индукторы и конденсаторы также следует экранировать.

Для небольшого ослабления излучений и при ультравысоких частотах используют сетчатые экраны из цветных металлов.

Чтобы уменьшить отражение электромагнитных излучений, стены и потолок покрывают специальной краской или поглощающими материалами. Для увеличения экранирующей способности помещений стены и перекрытия покрывают металлическими сетками и листами.

Индивидуальными средствами защиты от электромагнитного излучения служат халаты, комбинезоны, защитные очки и др. Материал для халатов и комбинезонов - специальная радиотехническая ткань, в структуре которой тонкие металлические нити образуют сетку. Для защиты глаз служат специальные радиозащитные очки ЗП5-90 (ОРЗ-5). Стекла очков покрыты полупроводниковым оловом, прозрачным для света, но ослабляющим электромагнитную энергию.

Лазером называется генератор электромагнитного излучения оптического диапазона, основанный на использовании вынужденного излучения. Лазерные установки находят с каждым годом все большее применение в промышленности. В полиграфии лазерная техника может использоваться при гравировании штампов, изготовлении форм плоской и глубокой печати. В выводных устройствах, в которых изображение знаков на фотоматериале воспроизводится лучом лазера, обеспечивается наиболее высокое качество воспроизведения текста. Использование лазерной техники в полиграфии имеет большое практическое значение.

Источником лазерного излучения является оптический квантовый генератор (лазер) - прибор, в котором генерируются электромагнитные волны оптического диапазона. Специфическими свойствами лазерного излучения являются острая направленность, монохроматичность, большая плотность потока энергии.

Лазерная безопасность - это совокупность технических, санитарно-гигиенических и организационных мероприятий, обеспечивающих безопасные условия труда персонала при использовании лазеров.

В зависимости от технических параметров конструкции лазера и условий его эксплуатации, на работающих могут воздействовать различные опасные и вредные факторы. Основную опасность представляют прямое, рассеянное, зеркально и диффузно отраженные лазерные излучения.

При эксплуатации лазеров возникает опасность не только воздействия лазерного излучения, но и ряда сопутствующих производственных факторов: повышенное напряжение в цепях управления и источниках электропитания лазеров; повышенные запыленность и загазованность воздуха рабочей зоны продуктами взаимодействия лазерного излучения с материалом мишени и воздухом (озон, окислы азота и др.); ультрафиолетовое излучение импульсных ламп накачки или кварцевых газоразрядных трубок в рабочей зоне; свет высокой яркости от ламп накачки и зоны взаимодействия лазерного излучения с материалом мишени; повышенный уровень ионизирующих и электромагнитных излучений ВЧ- и СВЧ-диапазонов от генераторов накачки, а также инфракрасное излучение и тепловыделение в рабочей зоне.

По степени опасности генерируемого излучения лазеры подразделяются на четыре класса:

1 класс - выходное излучение не представляет опасности для глаз и кожи;

2 класс - выходное излучение представляет опасность при облучении глаз прямым или зеркально отраженным излучением;

3 класс - выходное излучение представляет опасность при облучении глаз прямым, зеркально отраженным, а также диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности и (или) при облучении кожи прямым и зеркально отраженным излучением;

4 класс - выходное излучение представляет опасность при облучении кожи диффузно отраженным излучением на расстоянии 10 см от диффузно отражающей поверхности.

Лазерное излучение воздействует на весь организм человека. Биологические эффекты, возникающие при этом, делятся на две группы: первичные эффекты - органические изменения, возникающие непосредственно в облучаемых тканях; вторичные эффекты - неспецифические изменения, возникающие в организме как реакция на облучение.

При взаимодействии лазерного излучения с биологическими тканями человека возможны ожоги. Наиболее опасно это излучение для глаз, так как роговица и хрусталик фокусируют излучение на сетчатке и концентрируют его. В зависимости от падающей энергии лазерное излучение может вызвать временное ослепление или необратимую потерю зрения из-за сильного ожога сетчатки. При большой интенсивности излучения возможно поражение не только глаз, но кожи, внутренних органов и мозга.

Предельно допустимые уровни лазерного облучения установлены ГОСТ 12.1.040-83 «ССБТ. Лазерная безопасность. Общие положения». Предельно допустимые уровни выражаются в энергетических экспозициях.

Энергетическая экспозиция - это отношение энергии излучения, падающей на рассматриваемый участок поверхности, к площади этого участка. Единицей измерения является .

Энергетическая экспозиция нормируется отдельно для роговицы, сетчатки глаза и кожи. В различных диапазонах длин волн нормы устанавливают ПДУ лазерного излучения в зависимости от длительности импульса; частоты повторения импульсов и длительности воздействия; углового размера луча, или диаметра пятна засветки на сетчатке; фоновой освещенности лица работающего и т.д.

Предельно допустимые уровни облучения моноимпульсного и непрерывного лазерного излучения выбирают из расчета наименьшей энергетической экспозиции, не вызывающей первичных и вторичных биологических эффектов. При этом следует учитывать длину волны излучения и длительность его воздействия. Так, для непрерывного лазерного излучения с длиной волны = 0,308 мкм при облучении глаз и кожи в течение рабочего дня предельно допустимый уровень будет

При одновременном воздействии лазерного излучения с различными параметрами на один и тот же участок тела возможно суммирование биологических эффектов.

Ультрафиолетовым излучением (УФ) называется электромагнитное излучение в оптической области, примыкающее со стороны коротких волн к видимому свету и имеющее длины волн в диапазоне 200-400 нм.

Естественным источником УФ-излучения является Солнце. В промышленности его источниками являются газоразрядные источники света, электрические дуги, лазеры и др. Энергетической характеристикой УФ-излучения является плотность потока мощности, выражаемая в .

Воздействие такого излучения на человека количественно оценивается эритемным действием, т.е. покраснением кожи, в дальнейшем приводящим к ее пигментации (загару). (Эритемное действие (от греч. - краснота).) Для биологических целей мощность УФ-излучения оценивается эритемным потоком. Единицей измерения потока является эр. Один эр - эритемный поток, соответствующий потоку излучения с длиной волны 297 нм и мощностью 1 Вт. Эритемная освещенность выражается в , а эритемная доза - в .

УФ-излучение необходимо для нормальной деятельности человека. При длительном его отсутствии в организме развиваются неблагоприятные явления, получившие название «светового голодания» или «ультрафиолетовой недостаточности». В то же время длительное воздействие больших доз УФ-излучения может привести к серьезным поражениям глаз и кожи. Острые поражения глаз обычно проявляются в виде кератитов (воспаления роговицы) и помутнения хрусталика. Фотокератит имеет скрытый период от 30 мин до 24 ч. Длительное воздействие больших доз УФ-излучения может привести к развитию рака кожи.

Для профилактики неблагоприятных последствий, используют как солнечное излучение (инсоляция помещений, устройство соляриев), так и применение искусственных источников УФ-излучения. Искусственное облучение проводится в соответствии с действующими «Рекомендациями по профилактике ультрафиолетовой недостаточности». Применение установок общего эритемного облучения следует предусматривать в первую очередь на предприятиях, расположенных за северным полярным кругом.

В зависимости от степени УФ-дефицита и контингента населения рекомендуются дозы в пределах 0,125-0,75 эритемной дозы (10-60 ).

Документом, регламентирующим допустимую интенсивность УФ-излучения на промышленных предприятиях, являются «Указания по проектированию и эксплуатации установок искусственного ультрафиолетового облучения на промышленных предприятиях». В соответствии с ним максимальная облученность не должна превышать 7,5 , а максимальная суточная доза - 60 для УФ-излучения с длиной волны больше 280 нм.

Для защиты от избытка УФ-излучения применяют противосолнечные экраны, жалюзи, оконные стекла со специальным покрытием. Для защиты глаз в производственных условиях используют очки с защитными стеклами. Полную защиту от УФ-излучения всех волн обеспечивает флинтглас толщиной 2 мм.

При устройстве помещений необходимо учитывать, что отражающая способность различных отделочных материалов для УФ-излучения иная, чем для видимого света. Хорошо отражают УФ-излучения полированный алюминий и меловая побелка, в то время как оксиды цинка и титана на масляной основе - плохо.