Pełny numer elektro.info 7-8/2017 tylko dla Ciebie [PDF]

wystarczy założyć konto w portalu elektro.info.pl

Porażenia prądem elektrycznym o wysokiej częstotliwości

Schemat zastępczy impedancji ciała człowieka, gdzie: RS – rezystancja skóry,
Ri – rezystancja wewnętrzna ciała, CS – pojemność skóry
Schemat zastępczy impedancji ciała człowieka, gdzie: RS – rezystancja skóry, Ri – rezystancja wewnętrzna ciała, CS – pojemność skóry
S. Gierlotka

Rozwój urządzeń elektronicznych i telekomunikacyjnych w ostatnich latach spowodował powszechność stosowania napięć o częstotliwości większej od przemysłowej. Skutki urazu elektrycznego u człowieka powodowane prądem rażeniowym o wysokiej częstotliwości różnią się od skutków, które wywołuje prąd przemienny 50 Hz.

właściwości elektryczne

Ciało człowieka jako element obwodu elektrycznego nie stanowi przewodnika jednorodnego, lecz ma charakter przewodnika anizotropowego. Wartość jego impedancji jest zmienna i zależy od napięcia rażeniowego oraz czynników środowiskowych, głównie klimatycznych. Na całkowitą impedancję ciała człowieka składa się impedancja skóry oraz rezystancja organów wewnętrznych. Ponieważ wartość impedancji organów wewnętrznych jest bardzo mała w porównaniu z wartością impedancji skóry, o wartości całkowitej impedancji ciała decyduje suchy zrogowaciały naskórek. Czynniki środowiskowe oraz stany patologiczne i fizjologiczne człowieka mogą powodować zwiększenie czynności gruczołów potowych w skórze. Stopień napełnienia kanalików potowych wpływa na zmianę wartości impedancji ciała.

Impedancja ciała człowieka posiada charakter rezystancyjno-pojemnościowy. Organy wewnętrzne człowieka posiadają charakter rezystancyjny, natomiast skóra – charakter rezystancyjno-pojemnościowy. Schemat zastępczy ciała człowieka pokazano na rysunku 1. Impedancja skóry, na którą składa się rezystancja skóry RS i pojemność skóry CS, zależy od powierzchni dotyku elektrody oraz właściwości elektrycznych naskórka. Wartość rezystancji skóry można oszacować ze wzoru:

(1)

 

gdzie:
RS – rezystancja skóry, w [kΩ],
S – powierzchnia elektrody, w [m2],
dn – grubość naskórka wynosząca średnio 4⋅10-4 m,
ρs – rezystywność naskórka określona w przedziale 104÷106 Ωm.

Pojemność skóry jest proporcjonalna do przenikalności dielektrycznej ośrodka ε⋅εo oraz powierzchni dotyku do elektrody, zaś odwrotnie proporcjonalna do grubości naskórka. Wartość pojemności skóry można oszacować ze wzoru:

(2)


gdzie:
CS – pojemność skóry, w [F],
S – powierzchnia dotyku do elektrody, w [m2],
dzn – grubość naskórka ≈1⋅10-5 m,
ε – względna przenikalność dielektryczna naskórka ε=150,
εo – przenikalność elektryczna próżni równa 8,85⋅10-12 F/m.

Pojemność skóry w zależności od czynników patologicznych i fizjologicznych zmienia się od 0,0037 do 0,023 μF/cm2. Średnia pojemność skóry wynosi CS=0,015 μF/cm2.

Rezystancja wewnętrzna ciała Ri jest stosunkiem chwilowej wartości napięcia rażeniowego u w pierwszej chwili rażenia, do wartości szczytowej impulsu prądu rażeniowego Irm.

(3)


gdzie:
Ri – rezystancja wewnętrzna ciała, w [Ω],
Irm – wartość szczytowa prądu w chwili rażenia, w [A],
u – chwilowa wartość napięcia w momencie rażenia, w [V].

Bogate w elektrolity środowisko wewnątrz organizmu człowieka sprawia, że rezystancja wewnętrzna ciała ma bardzo małą wartość w porównaniu z wartością impedancji skóry. Badania organów wewnętrznych człowieka wykazały, że wartość ich reaktancji pojemnościowej jest bardzo mała, dlatego się jej nie uwzględnia.

Ciało człowieka jest zbudowane z biologicznych komórek, których wnętrze otoczone jest błoną komórkową posiadającą własności dielektryczne. Wewnątrz komórki znajduje się cytoplazma będąca elektrolitem, którego przewodnośćelektryczna zależy od koncentracji jonów. Zespół komórek można taktować jako układ kondensatorów zbudowany z elektrolitów wewnątrzkomórkowych oddzielonych od siebie warstwami błon biologicznych. Proces przewodzenia prądu elektrycznego wymusza gromadzenie jonów przy błonie, powodując jej polaryzację. Pod wpływem pola elektrycznego następuje rozdzielenie jonów zależne od częstotliwości zmian przyłożonego napięcia. Przy niskich częstotliwościach separacja jonów jest zupełna, a przewodność elektryczna mała. Jony poruszające się zgodnie z kierunkiem znaku ładunku gromadzą się przy wewnętrznej powierzchni błony komórkowej. Przy wyższych częstotliwościach rozdział jonów jest coraz mniejszy, a przewodność elektryczna wzrasta. Wraz ze wzrostem częstotliwości napięcia rażeniowego rośnie przewodność elektryczna, a wartość impedancji ciała człowieka maleje.

Zmiany wartości impedancji ciała w zależności od częstotliwości natężenia prądu dla napięcia rażeniowego 10 i 25 V pokazano na rysunku 2. Dla wyższych napięć rażeniowych 10, 25, 50, 100, 220, 1000 V zmiany wartości impedancji ciała w zależności od częstotliwości prądu na drodze rażenia ręka – ręka i powierzchni dotyku 8000 mm2 pokazano na rysunku 3. Dla częstotliwości prądu 20 000 Hz asymptota impedancji osiągnie wartość 600 Ω.

Komentarze

(0)

Wybrane dla Ciebie


Zakręć kołem i wygraj! »

Zakręć kołem i wygraj Każdego dnia możesz odebrać zniżkę (...) chcę zakręcić »


Zasilanie awaryjne - ups, agregaty, akumulatory...»

Czy znasz, ekologiczną alternatywę dla agregatów »

drukarka etykiet systemy zasilania
Zasilacze awaryjne trzeciej generacji z bardzo wysoką sprawnością 96% w trybie On-Line oraz ze znakomitym współczynnikiem mocy 1(...) czytam więcej » W połączeniu z elektroniką prezentuje ona szczyt nowoczesnej technologii agregatów prądotwórczych (...) czytam dalej »

 


Szukasz producenta komponentów przemysłowych? Sprawdź ich »

Kamery termowizyjne Dzięki wykorzystaniu innowacyjnych rozwiązań stosowanych w sektorze opieki zdrowotnej, zastosowaniach konsumenckich i przemysłowych, te podstawowe (...) czytam dalej »


Automatyka przemysłowa i sterowanie - na jakie produkty zwrócić uwagę »

Jak zmniejszyć swój rachunek za energię »

automatyka przemysłowa zmniejsz rachunki za prąd
Jak sztuczna inteligencja wspomoże pracę elektrowni i fabryk? Aż 63 proc. respondentów twierdzi, że sztuczna inteligencja pomoże zwalczyć (...) czytam więcej » Oszczędzaj na rachunkach za prąd w domu lub firmie. Wystarczy Po Prostu Energia (...) zobacz ile możesz oszczędzić »

 


Gdzie znajduje zastosowanie współczesna termowizja?

Kamery termowizyjne Zadbaj o bezpieczeństwo i uniknij awarii. Za pomocą kamery termowizyjnej możliwe jest bezdotykowe sprawdzenie instalacji elektrycznej przy pełnym obciążeniu. Dzięki temu można (...) czytam dalej »

 


Potrzebujesz pomocy w wyborze UPS-a? Sprawdź ten przewodnik »

Bezpanelowe pozyskiwanie energii słonecznej - jak to zrobić?

UPS zasilacze bezpanelowa energia słoneczna
Urządzenia elektroniczne, których używasz do codziennej komunikacji, rozrywki i zapewnienia rodzinie bezpieczeństwa, są narażone na uszkodzenia spowodowane nieoczekiwanymi przerwami w dostawach energii elektrycznej, (...) czytam więcej » Innowacje i technologia przeszły długą drogę. Rzeczywiście wkroczyliśmy w nową generację nowoczesnych udogodnień, które nie tylko sprawiają, że nasz styl życia jest bardziej luksusowy i komfortowy, ale... czytam dalej »

Szybki i łatwy sposób na budowę Twojego indywidualnego systemu wizyjnego»

system wizyjny Dziś trudno sobie wyobrazić nowoczesną, elastyczną produkcję bez przemysłowego przetwarzania obrazu. A to dlatego, że systemy wizyjne zapewniają jakość produktów i wspierają efektywne ... czytam dalej »


Automatyka przemysłowa - zobacz najlepsze rozwiązania »

Kontenerowa stacja transformatorowa Minibox »

Czujniki i automatyka Rozdzielnice kontenerowe
Zarówno w sektorze energetyki tradycyjnej jak i odnawialnej, czujniki oraz automatyka muszą być odporne na oddziaływaniu warunków środowiskowych. Ekstremalne ... czytam więcej » Zasilane są najczęściej z sieci SN o napięciu znamionowym od 6 do 36 kV. Ze względu na budowę stacje mogą być wnętrzowe lub napowietrzne. Funkcją stacji transformatorowej SN/nn jest transformacja ... czytam dalej »

Jaką zastosować ochronę urządzeń elektrycznych i elektronicznych przed przepięciami »

ochrona przed przepięciami Każdy ogranicznik przepięć ma pewną określoną zdolność do przenoszenia przez siebie pewnej energii udaru. Jeśli po zadziałaniu ... czytam dalej »


Złącza silnoprądowe - czy silikon sobie poradzi?

Złącza silnopradowe Czy możemy zastosować elastyczne przewody silikonowe i czy są one odporne na uszkodzenie i wysokie temperatury? Przykładowo dla przekroju kabla 240 mm2 ... chcę obejrzeć »


Może Cię to zainteresuje ▼

Wyświetlacz cyfrowy - jaki wybrać?

Osprzęt elektroinstalacyjny dla elektryka »

wyświetlacze cyfrowe kable i przewody - jakie wybrać
Współpracujący z dowolnym nadajnikiem sygnału w standardzie 4-20 mA. Urządzenia nie wymagające dodatkowego zasilania. Do obszaru zastosowań ... czytam więcej » Zobacz jaki osprzęt wybrać i porównaj parametry... czytam dalej »


Transformatory oraz dławiki dostosowane do indywidualnych wymagań »

transformatory ei Mają zastosowanie w sieciach przesyłowych i rozdzielczych. Stosowane są do zasilania układów trakcyjnych w pojazdach szynowych, w instalacjach wykorzystujących napędy (...) czytam dalej »


Liczniki energii elektrycznej - poznaj nowe »

Switch zarządzalny – czy warto? Jaki wybrać?

Liczniki energii jakie wybrać Switche niezarządzalne
Wymagania stawiane licznikom energii elektrycznej zawarte są w normach oraz przepisach (...) czytam dalej » Switch zarządzalny daje możliwość nie tylko stworzenia siecilokalnej, ale daje wiele innicf możliwości. Między innymi pozwala także dostosować porty, a więc i parametry sieci do... czytam dalej »

Dodaj komentarz
Nie jesteś zalogowany - zaloguj się lub załóż konto. Dzięki temu uzysksz możliwość obserwowania swoich komentarzy oraz dostęp do treści i możliwości dostępnych tylko dla zarejestrowanych użytkowników naszego portalu... dowiedz się więcej »
7-8/2019

AKTUALNY NUMER:

elektro.info 7-8/2019
W miesięczniku m.in.:
  • - Obciążalność prądowa ciągła przewodów szynowych wielkoprądowych SN
  • - Instalacje elektryczne w osiedlowych budynkach wielorodzinnych
Zobacz szczegóły
Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Enkodery ETHERNET AFS/AFM60A

Rynek systemów przemysłowych dynamicznie się rozwija, a standard Industrial Ethernet jest przyszłością systemów komunikacji. Wydajność standardu Fast Ethernet,...
Cantoni Motor S.A. Cantoni Motor S.A.
Grupa Cantoni została pionierem w produkcji silników elektrycznych już w XIX wieku i od tego czasu kontynuuje misję wdrażania...
Dom Wydawniczy MEDIUM Rzetelna Firma
Copyright @ 2004-2012 Grupa MEDIUM Spółka z ograniczoną odpowiedzialnością Spółka komandytowa, nr KRS: 0000537655. Wszelkie prawa, w tym Autora, Wydawcy i Producenta bazy danych zastrzeżone. Jakiekolwiek dalsze rozpowszechnianie artykułów zabronione. Korzystanie z serwisu i zamieszczonych w nim utworów i danych wyłącznie na zasadach określonych w Zasadach korzystania z serwisu.
realizacja i CMS: omnia.pl