Tel: 021 3390 3552 , 021 3390 1804
آخرین مقاله ها در سایت

فصل پنجم _ اثرهای عبور برق از بدن انسان

فصل پنجم

اثرهای عبور برق از بدن انسان

500- پیشگفتار

500-1- ملاحظات عمومی

        مهمترین خطر برق، بروز برق زدگی در موجودات زنده در نتیجه تماس با برق است. در فصل ششم درباره روشهای جلوگیری از برقراری تماس، یا قطع برق در صورت بروز تماس، صحبت خواهد شد. اما برای درک این روشها لازم است قدری درباره نحوه اثر برق بر انسان مطالعه شود تا علل انجام این یا آن کار برای احراز ایمنی، معلوم گردد.

500-2- مقدمه

      تا قیل از ورود IEC به میدان تهیه مقررات ایمنی در برابر برقگرفتگی، ملل مختلف درباره نحوه تاثیر برق بر انسان مطالعات گسترده ای را انجام داده بودند که به علت وجود اختلاف در سلیقه ها و نگرشها، این مطالعات هیچگاه همفکری لازم بین ملل را ایجاد نکرد. IEC با تهیه استاندارد  که اولین چاپ آن در سال 1974 منتشر شد، به این اختلافات پایان داد و اینک مدرک فوق راهنمای تهیه مدارک ایمنی در برق می باشد.

برای دسترسی به متن کامل آن لازم است به اصل استاندارد یا مشابه فارسی آن که توسط موسسه استاندارد در تحقیقات صنعتی ایران (ISIRI)  منتشر می شود، مراجعه شود.

استاندارد IEC 479 مشتمل بر چند قسمت است که تاثیر انواع جریانها مانند جریانهای زیر را بر بدن انسان بررسی می کند:

  • جریان متناوب؛
  • جریان مستقیم؛
  • جریانها مخصوص

501- کلیات

501-1- اصول اولیه

       نتیجه هایی که از مطالعات مربوط به برقگرفتگی بدست آمده، مبتنی بر آزمایشهایی است که بر روی حیوانات، اجساد و در بعضی موارد نادر، انسان زنده به عمل آمده است. این نتایج به قدری محافظه کارانه است که در مورد کودکان، بدون توجه به سن آنها، قابل استفاده است. عبور جریان برق از بدن انسان است که سبب برقگرفتگی می شود اما باز هم اشخاصی پیدا می شوند که ولتاژ را مقصر در ایجاد برق زدگی می دانند. آنهایی که با برق سر و کار دارند. می دانند که صحبت درباره جریان مستقل از ولتاژ بی معنا است و رابطه بین این دو، ناگسستنی و بسیار ساده است:

U=IZ

در هر صورت هنگام بحث درباره برق زدگی، کار کردن با نتیجه گیری بر مبنای شدت جریان ساده تر و قابل فهم تر است اما این نتایج در کاربردهای عملی قابل استفاده نیستند. البته با توجه به رابطه بالا ظاهراً تبدیل جریان به ولتاژ و بر عکس بسیار ساده است اما در این رابطه Z که نماینده امپدانس بدن انسان است از یک طرف عددی است آماری و از طرف دیگر مقدار ثابتی ندارد که موضوعی است جداگانه و اولین مورد در اداامه بحث ما خواهد بود.

از بحثهای بعدی معلوم خواهد شد که

      خطرات برقگرفتگی بستگی به مسیر جریان از بدن، شدت جریان و طول زمان برقراری آن دارد.

در این فصل منحنیهای جریان/ زمان بدست خواهند آمد که از نظر جداسازی مناطق خطرناک و بیخطر مورد بحث قرار خواهند گرفت، اما لازم است توجه شود که این منحنیها برای پیشگیری از برقگرفتگی، قابل استفاده عملی نیستند.

ملاک تامین ایمنی:

تعیین مقداری است برای ولتاژ تماس  (که از حاصلضرب   بدن در شدت جریان  بدست می آید) در برابر زمان برقراری آن یعنی t.

البته این مطالب را باید در نظر گرفت که رابطه ولتاژ با شدت جریان خطی نیست،زیرا امپدانس بدن بستگی به ولتاژ تماس دارد. برای توضیح درباره ولتاژ تماس  و مفاهیم دیگری در این زمینه ها فصل ششم را ببینید.

51- امپدانس بدن انسان

510- مشخصه های مقاومت بدن انسان و ساختار آن

       در شکل 510-1 طرحواره امپدانس بدن انسان نشان داده شده است. ملاحظه می شود که امپدانس کل بدن نسان با  از سه قسمت تشکیل شده است:  و  امپدانس پوست در قسمت ورودی و خروجی جریان و  امپدانس داخلی بدن. امپدانسهای ورودی و خروجی (پوست) مشابه هم می باشند.

511- امپدانس پوست بدن انسان  و ساختار آن

       مقاومت پوست بدن را می توان به صورت تعداد بیشماری مقاومت و خازن موازی تصور نمود. ساختار آن متشکل از لایه ای نیم هادی و المانهای کوچک هادی است. از مشخصه های امپدانس پوست این است که با زیاد کردن جریان عبوری از بدن از مقدار مقاومت کاسته می شود. اصولا امپدانس پوست بدن به موارد زیر بستگی دارد:

  1. ولتاژ؛
  2. فرکانس؛
  3. زمان برقراری جریان؛
  4. سطح کتاکت؛
  5. فشار کتاکت؛
  6. درجه رطوبت پوست؛
  7. دما؛

برای ولتاژهای تا 50 ولت، امپدانس پوست حتی در مورد یک فرد معین، بستگی زیادی به سطح کتاکتهای تماس، دما و تنفس دارد.

برای ولتاژهای بالاتر، بین 50 تا 100 ولت، امپدانس پوست به مقدار قابل ملاحظه ای کاهش یافته و در صورت پاره شدن آن تقریباً برابر صفر می شود.

اثر فرکانس بر امپدانس پوست به نحوی است که با زیاد شدن فرکانس، از مقدار امپدانس کاسته می شود.

شکل 510-1 اجزای سازنده مقاومت بدن

512- امپدانس داخلی بدن انسان  و ساختار آن

      مولفه امپدانس داخلی بدن انسان بزرگتر از مولفه خازنی آن است و به همین سبب می توان آن را مقتومت دانست. با وجود این، برای کامل بودن موضوع در شکل 510-1، مدار واقعی امپدانس داخلی بدن به صورت خط چن نشان داده شده است.

مقدار مقاومت داخلی بدن تا حد زیادی بستگی به مسیر عبور جریان در بدن (دست به دست، دست به پا و غیره) و تا حد کمی بستگی به سطح کتاکتهای تماس دارد با این توضیح که اگر سطح تماس کتاکت بسیار کوچک (در حد چند میلیمتر مربع) باشد مقاومت داخلی بدن مقدار بیشتری را به خود می گیرد.

شکل 512-1 مقاومت بدن را برای مسیرهای مختلف عبور جریان نشان می دهد.

513- امپدانس کل بدن انسان

    از شکل 510-1 واضح است که مقاومت کل بدن انسان شامل مولفه های مقاومتی و خازنی است. گفتیم برای ولتاژهای تماس تا 50 ولت به دلیل تغییرات زیاد در امپدانس پوست، امپدانس کل   هم شدیداً در تغییر است. با رشد تدریجی ولتاژ تماس، امپدانس کل هم به تدریج کمتر به امپدانس پوست وابستگی نشان می دهد و با بروز پارگی در پوست، برابر امپدانس داخلی بدن   می شود.

514- مقاومت اولیه بدن انسان

    مقدار مقاومت اولیه بدن انسان ، از این نظر مهم است که در لحظه برقراری جریان خازنهای تشکیل دهنده پوست هنوز پر نیستند و برای همین، امپدانس پوست بسیار کوچک و قابل اغماض است و بنابراین امپدانس داخلی بدن  تقریباً برابر مقاومت اولیه بدن  است.

یاد آوری- در نشانه اختصاری ، حرف i اولین کلمه Internal یا “داخلی” است در حالی که در نشانه اختصاری ، حرف i اولین حرف کلمه Initial یا اولیه است.

مانند امپدانس داخلی ، مقدار مقاومت اولیه  در درجه اول بستگی به مسیر جریان در بدن و در درجه دوم و به نسبتی کمتر، به سطح کتاکتهای تماس دارد.

مطالب مرتبط