حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی

 

  • مبانی حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی (فشار ضعیف)

برق گرفتگی منجر به مرگ اولین بار در نیمه دوم قرن نوزدهم ثبت شد و از آن پس آثار عبور جریان برق در بدن انسان، مورد توجه قرار گرفت.

اطلاعات و شواهدی که از اعدام با صندلی الکتریکی به دست آمد از جنبه های مختلف غیرمنتظره و مبهم به نظر می رسید، از اینرو نظریات در مورد علت مرگ در برق گرفتگی ضد و نقیض و سردرگم کننده بود.

تنها پس از همکاری فیزیولوژیست ها و پزشکان با مهندسان، این نظریات سمت و سویی علمی-فني يافت. بالاخره معلوم شده که علت عمده مرگ در برق گرفتگی، مرگ قلب است.

گرچه آثار عبور جریان برق در بدن انسان برای همگان جالب است ولی بررسی این آثار برای مهندسان و صنعتگرانی که تجهیزات برقی را طراحی و تولید می کنند، تدوین کنندگان استانداردهای برق، کارشناسان حفاظت و بهداشت کار، کارشناسان حفاظت فنی و خدمات ایمنی و همچنین آسیب شناسان و پزشکانی که به عواقب برق گرفتگی و درمان برق گرفتگان می پردازند، از اهمیت شایانی برخوردار است.

 

 

  • کلیات

گاه به علت حادثه با نقص تجهیزات برقی، برق از اندام های انسان می گذرد. اگر عبور جریان برق به اندام ها یا بافت ها آسیب برساند و فعالیت های فیزیولوژیکی آن ها را مختل کند، برق گرفتگی پیش آمده است یا «شوک الکتریکی» دریافت شده است.

شدت جریانی که موجب برق گرفتگی می شود، جریان برق گرفتگی یا «جریان شوک» نامیده می شود. برق گرفتگی می تواند آسیب و اختلالی موقتی و ترمیم پذیر یا دائمی و ترمیم ناپذیر ایجاد کند و حتی به مرگ انسان یا دام منجر شود.

میزان خطری که با عبور جریان برق در یک مسیر از بدن انسان ایجاد می شود عمدتاً به مقدار و مدت زمان عبور آن بستگی دارد. بنابراین در طراحی حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی در خیلی از موارد نمی توان مستقیماً از منحنی هایی که بر حسب مقدار جریان و مدت زمان عبور آن رسم شده (آثار عبور جریان برق در محدوده های مختلف شدت – زمان عبور جریان) استفاده کرد، بلکه باید ولتاژ تماس Ur را معیار قرارداد.

برحسب تعريف ولتاژ تماس برابر است با حاصل ضرب مقدار جریان عبوری از بدن (IB) در یک مسیر در امپدانس همان مسیر (ZT) یعنی

UT=ZT×IB

 در طراحی حفاظت در برابر خطر برق گرفتگی سعی می شود ولتاژ تماس ناچيز درحد مجاز نگه داشته شود. و یا دو عامل عمده یعنی مقدار و مدت زمان برقراری ولتاژ تماس نسبت به هم چنان نگه داشته شود که عبور جریان از بدن خطر آفرین نباشد.

 

 

  • امپدانس بدن انسان

کلیات بافت ها و اندام ها در برابر عبور جریان برق دارای امپدانس الکتریکی می باشند. در این بخش وابستگی امپدانس پوست، امپدانس داخل بدن و امپدانس کل بدن انسان به ولتاژ تماس، مسير عبور جریان، فركانس، وسعت سطح تماس با قسمت های برقدار، رطوبت پوست و غیره مورد بررسی قرار می گیرد.

 

 

  • امپدانس پوست

پوست بزرگترین اندام بدن انسان و عمده ترین حفاظ برای جلوگیری از تأثیر عوامل نامساعد محیطی بر اندام های داخلی است. امپدانس پوست جزء عمده امپدانس کل بدن انسان را تشکیل می دهد. امپدانس پوست را می توان شبکه ای از اجزاء مقاومتی و اجزاء ظرفیتی دانست.

برای اندازه گیری امپدانس پوست الكترودی را روی آن قرار داده و امپدانس بین این الکترود و بافت زیرپوست، خوانده می شود. امپدانس پوست با افزایش جریان عبوری از بدن (IB) کاهش می یابد.

مقدار امپدانس پوست با افزایش ولتاژ تماس (UT) و افزایش سطح تماس کاهش می یابد. با درنظر گرفتن این که امپدانس داخل بدن انسان تقريباً ثابت است، کم شدن امپدانس کل بدن با زیاد شدن ولتاژ تماس و سطح تماس در اثر کم شدن امپدانس پوست است.

در ولتاژهای تماس تا ۵۰ ولت، امپدانس پوست حتی در یک شخص معين هم با افزایش دمای پوست، زیاد شدن سطح تماس، بالا رفتن مقدار اکسیژن پوست کاهش می یابد.

در ولتاژهای تماس ۱۰۰-۵۰ ولت، امپدانس پوست کاهش قابل توجهی پیدا می کند و اگر استقامت دی الکتریکی آن شکسته شود، امپدانس آن ناچیز می شود.

در ولتاژ تماس بیشتر از ۱۵۰ ولت که اغلب در هنگام ایجاد اتصالی در تجهیزات الکتریکی پیش می آید، سطح تماس دیگر نقش تعیین کننده ای ندارد.

اگر سطح تماس با پوست وسیع باشد یعنی چگالی جریان پایین باشد، پس از برقراری ولتاژ تماس، جریان عبوری از بدن بلافاصله به بالاترین مقدار خود می رسد (شکل ۱).

 

 

شکل (۱) وابستگی جریان عبور از بدن به سطح تماس (سطح تماس وسیع)

 

 

اگر سطح تماس الكترودها با پوست کوچک باشد، حدود یک میلیمتر مربع یعنی چگالی جریان زیاد باشد، جریان عبوری از بدن (IB) پس از مدت زمان کوتاهی استقامت دی الکتریکی پوست را درهم می شکند و درنتیجه جریان عبوری از بدن افزایش می یابد. 

 

 

  • امپدانس داخل بدن انسان

 امپدانس داخل بدن انسان برای مسیرهای مختلف جریان برق متفاوت است. این امپدانس عمدتاً مقاومتی است و جزء ظرفیتی آن بسیار کوچک است. برای اندازه گیری امپدانس داخل بدن در یک مسیر معين، پوست را در ابتدا و انتهای مسیر به اندازه الكترون ها کنار زده و با قراردادن الکترودها در این دو محل، امپدانس را می خوانیم.

 

 

  • امپدانس کل بدن انسان

 امپدانس کل بدن انسان، جمع برداری امپدانس پوست و امپدانس اندام های داخلی است.

 

 

 

شكل (۲) مدار معادل امپدانس كل بدن انسان

 

شکل (۲) مدار معادل برای امپدانس کل بدن انسان است. در این شكل ZP1 و ZP2 امپدانس پوست، ZI امپدانس اندام های داخلی و ZI امپدانس کل بدن است. جزء ظرفیتی ناچیز داخل بدن با خط های بریده نشان داده شده است.

 


بیشتر بخوانید:

برق گرفتگی

ایمنی و حفاظت در برق

وسایل و لوازم ایمنی در برق


 

 

مقالات مرتبط