Bài giảng : An toàn môi trường part 7

Chia sẻ: Pham Duong | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:10

Thêm vào BST

Báo xấu

121
lượt xem 31
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Thời gian tác động của sự nổ, giây. 102 – Hệ số chuyển đổi đơn vị (1KW=102KGm/s). Đối với các lò hơi, khi nổ ngoài phần hơi sinh ra do thể tích dãn nở đoạn nhiệt, còn có phần hơi sinh ra do nước quá nhiệt bị giảm áp đột ngột. Bình thường tại áp suất làm việc nào đó của lò hơi, nước trong lò sôi tại nhiệt độ cao hơn 100oC nên khi nổ, đã dôi ra một lượng nhiệt và lượng nhiệt dôi ra này dùng để bốc hơi nước, phần hơi này thường lớn hơn nhiều...

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Bài giảng : An toàn môi trường part 7

Trong ñoù : t – Thôøi gian taùc ñoäng cuûa söï noå, giaây. 102 – Heä soá chuyeån ñoåi ñôn vò (1KW=102KGm/s). Ñoái vôùi caùc loø hôi, khi noå ngoaøi phaàn hôi sinh ra do theå tích daõn nôû ñoaïn nhieät, coøn coù phaàn hôi sinh ra do nöôùc quaù nhieät bò giaûm aùp ñoät ngoät. Bình thöôøng taïi aùp suaát laøm vieäc naøo ñoù cuûa loø hôi, nöôùc trong loø soâi taïi nhieät ñoä cao hôn 100oC neân khi noå, ñaõ doâi ra moät löôïng nhieät vaø löôïng nhieät doâi ra naøy duøng ñeå boác hôi nöôùc, phaàn hôi naøy thöôøng lôùn hôn nhieàu so vôùi phaàn hôi sinh ra do daõn nôû ñoaïn nhieät cuûa theå tich hôi trong loø. Vì vaäy ôû cuøng moät aùp suaát laøm vieäc nhö nhau, loø hôi naøo coù theå tích chöùa nöôùc caøng lôùn thì söùc noå caøng maïnh. Ñoái vôùi caùc bình chöùa caùc khí neùn ôû theå loûng, thì yeâu caàu chöùa khoâng ñaày bình (thöôøng khoaûng 90% theå tích bình). Neáu chöùa ñaày bình, khi taêng nhieät ñoä, aùp suaát trong bình seõ taêng leân raát nhanh, deã gaây noå. Coâng sinh ra khi noå caàn phaûi tính öùng vôùi khi aùp suaát ñaõ taêng leân trong bình do taêng nhieät ñoä : α Pt = × Δt , KG / cm 2 β Trong ñoù : α - Heä soá daõn nôû nhieät theå tích. β - Heä soá neùn theå tích. Δt - Ñoä taêng nhieät ñoä. 2- Nhöõng nguyeân nhaân hö hoûng vaø noå vôõ caùc thieát bò chòu aùp löïc Caùc thieát bò chòu aùp löïc bò noå vôõ khi ñoä beàn cuûa noù khoâng chòu noåi taùc duïng cuûa aùp suaát moâi chaát taùc duïng leân. Vì vaäy khi thieát keá caàn caên cöù vaøo trò soá aùp suaát taùc duïng leân thaønh bình ñeå xaùc ñònh beà daøy cho thaønh bình ñuû beàn khi laøm vieäc. Thaønh bình hình truï caùc bình, bao hôi, oáng goùp ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: p.Dt S= + C , mm 200[σ ]ϕ Trong ñoù : p – Aùp suaát laøm vieäc cho pheùp cuûa thieát bò , kG/cm2; Dt – Ñöôøng kính trong cuûa phaàn hình truï, mm; [σ ] - ÖÙng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu ôû nhieät ñoä laøm vieác kG/cm2; ϕ - Heä soá laøm giaûm ñoä beàn do bình bò khoan loã hay do haøn; C – Heä soá hieäu chænh, keå ñeán aûnh höôûng cuûa coâng ngheä cheá taïo, cuûa caùc ñieàu kieän chuyeân chôû baûo quaûn ñeán beà daøy bình. Noù chæ thöôøng ñöôïc keå ñeán khi bình coù beà daøy döôùi 20mm. Khi öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu giaûm ñi hay beà daøy cuûa thaønh bình thay ñoåi thì phaûi giaûm aùp suaát laøm vieäc cho pheùp cuûa bình. Khi naøy aùp suaát laøm vieäc cho pheùp cuûa bình seõ laø : http://www.ebook.edu.vn 61
200[σ ].ϕ .(S − C ) p= , kG / cm 2 Dt Nhö vaäy caùc trò soá S, ϕ , [σ ] laø nhöõng trò soá xaùc ñònh ñöôïc treân thieát bò thöïc teá sau moät quaù trình laøm vieäc laâu daøi hay sau nhöõng söï coá ñaõ bò hö hoûng. Töø nhöõng vaán ñeà treân ta thaáy nguyeân nhaân gaây neân hö hoûng, noå vôõ thieát bò chòu aùp löïc laø : - Do beà daøy cuûa thaønh bình khoâng chòu noåi ñöôïc aùp suaát taùc duïng leân. (Do tính toaùn thieát keá, hoaëc do vaän haønh). - Do öùng suaát cho pheùp cuûa vaät lieäu ñaõ giaûm ñi khieán cho vaät lieäu khoâng chòu ñöïng noåi ngay caû khi ôû aùp suaát laøm vieäc cho pheùp. Ngoaøi ra ñoái vôùi nhöõng thieát bò ñoát noùng tröïc tieáp thì coøn noå vôõ do moät soá nguyeân nhaân sau: - Beà maët kim loaïi bò ñoùng caën quaù nhieàu, lôùp caën naøy coù heä soá truyeàn nhieät beù, vì theá nhieät truyeàn töø löûa hoaëc khoùi tôùi moâi chaát giaûm ñi, maëc duø moâi chaát chuyeån ñoäng lieân tuïc qua lôùp kim loaïi nhöng kim loaïi vaãm bò ñoát noùng cao vaø gaây ra noå. - Beà maët kim loaïi do tröïc tieáp xuùc vôùi ngoïn löûa hoaëc khoùi coù nhieät ñoä cao nhöng ñaõ khoâng coù doøng moâi chaát löu ñoäng vôùi toác ñoä ñuû lôùn ñeå laøm maùt kim loaïi. Trong kó thuaät loø hôi, hieän töôïng doøng moâi chaát khoâng chuyeån ñoäng hay chuyeån ñoäng vôùi toác ñoä quaù beù goïi laø phaù huyû tuaàn hoaøn. - ÔÛ nhöõng nôi tuaàn hoaøn bò phaù huyû, moät maët khoâng coù moâi chaát laøm maùt, maët khaùc taát caû caùc chaát hoaø tan trong nöôùc seõ bò keát tuûa thaønh caën baùm treân beà maët tieáp nhieät do nöôùc bò boác hôi heát, laøm cho nhieät ñoä kim loaïi taêng leân nhanh, coù theå xaáp xæ baèng nhieät ñoä cuûa ngoïn löûa hoaëc khoùi gaây ra noå vôõ. -Trong quaù trình laøm vieäc, vaät lieäu phaûi tieáp xuùc vôùi moâi chaát coù tính aên moøn, trong ñoù chuû yeáu laø caùc daïng aên moøn ñieän hoaù hoïc, laø daïng aên moøn gaây neân do taùc duïng ñieän hoaù cuûa caùc dung dòch ñieän phaân. Hieän töôïng naøy gaây ra aên moøn ñoàng ñeàu treân toaøn boä beà maët kim loaïi hoaëc aên moøn thaønh nhöõng hoá rieâng bieät, aên moøn theo bieân giôùi cuûa caùc tinh theå, aên moøn xuyeân qua tinh theå. Trong ñoù daïng aên moøn ñoàng ñeàu laø ít nguy hieåm nhaát. - Döôùi taùc duïng cuûa nhöõng dao ñoäng nhòeât, kim loaïi seõ bò gioøn, ñoä beàn cuûa kim loaïi seõ giaûm ñi raát nhieàu. - Caùc chi tieát cuûa thieát bò chòu aùp löïc coù theå bò giaûn nôû nhieät khoâng ñeàu, gaây ra xì hôû tai caùc choã noái, hay taïo ra caùc keõ nöùt trong kim loaïi, laøm giaûm öùng suaát cho pheùp cuûa kim loaïi. Ñoái vôùi caùc bình khí neùn, nhieät ñoä cuûa khoâng khí taêng leân khi taêng aùp suaát neùn. Quan heä giöõa nhieät ñoä vaø aùp suaát khoâng khí neùn ñöôïc bieåu thò bôõi ñaúng thöùc sau : m −1 ⎛p ⎞ m T2 = T1 ⎜ 2 ⎟ ⎜p ⎟ ⎝ 1⎠ http://www.ebook.edu.vn 62
Trong ñoù : T1, T2 – Nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa khí tröôùc vaø sau khi neùn, oK. P1, p2 – Aùp suaát tuyeät ñoái cuûa khí tröôùc vaø sau khi neùn, kG/cm2. m – Laø heä soá. 3- Caùc bieän phaùp phoøng ngöøa noå vôõ cuûa caùc thieát bò chòu aùp löïc. a- Caùc bieän phaùp ngaên ngöøa giaûm öùng suaát cho pheùp. - Khi thieát keá tuyø theo nhieät ñoä laøm vieäc cuûa thieát bò maø choïn vaät lieäu töông öùng. Vieäc choïn nguyeân vaät lieäu ñeå cheá taïo caùc thieát bò chòu aùp löïc coù yù nghóa raát quan troïng ñeán söï baûo ñaûm laøm vieäc an toaøn cuûa thieát bò. - Khi thieát keá cheá taïo phaûi ñaûm baûo sao cho caùc chi tieát cuûa thieát bò ñöôïc giaõn nôû töï do. Tuy nhieân khaû naêng daõn nôû naøy chæ ñaït ñöôïc moät giôùi haïn cho pheùp naøo ñoù. - Veà maët cheá taïo, phaûi baûo ñaûm sao cho trong vaø sau khi cheá taïo, trong kim loaïi khoâng sinh ra nhöõng bieán daïng dö, laøm giaûm chaát löôïng cuûa kim loaïi. - Nöôùc cung caáp cho loø hôi phaûi laø nöôùc ñaõ xöû lí baèng caùch loïc ñeå thaûi caùc chaát khoâng tan trong nöôùc vaø duøng caùc phöông phaùp hoaù hoïc, trao ñoåi ion, ñieän, töø tröôøng,... ñeå thaûi caùc chaát hoaø tan gaây neân ñoùng caën trong loø. - Ñeå ñaûm baûo laøm maùt beà maët kim loaïi, ñoái vôùi taát caû caùc loø hôi caàn duy trì möùc nöôùc ôû trong loø khoâng thaáp hôn trò soá giôùi haïn cho pheùp. Ñeå kieåm tra möùc nöôùc ngöôøi ta thöôøng ñaët theâm oáng thuyû hoaëc ñoàng hoà kieåm tra möùc nuôùc cuûa loø. - Khi vaän haønh khoâng neân ñeå nhieät ñoä taêng quaù nhanh hoaëc nguoäi quaù nhanh. - Ñeå giaûm bôùt caùc öùng suaát dö beân trong vaät lieäu caàn phaûi xöû lí nhieät tröôùc khi haøn, taùn. - Caùc moái haøn, taùn caàn ñöôïc kieåm tra ñeå xaùc ñònh ñoä beàn, kích thöôùc moái haøn, ñoä kín,... baèng sieâu aâm, tia x, aùp löïc... b- Caùc bieän phaùp ngaên ngöøa vieäc taêng aùp suaát quaù möùc - Caùc thieát bò chòu aùp löïc caàn phaûi ñaët caùc aùp keá ñeå ño aùp suaát trung bình, caùc aùp keá naøy phaûi ñöôïc kieåm tra thöôøng xuyeân vaø coù nieâm chì. - Ngoaøi ñaët aùp keá coøn ñaët caùc van an toaøn ñeå töï ñoäng xaû bôùt moâi chaát ra khoûi thieát bò khi aùp suaát laøm vieäc taêng quaù giôùi haïn cho pheùp.Moãi bình ñaët ít nhaát moät van an toaøn. Tieát dieän cho qua cuûa van ñöôïc xaùc ñònh töø coâng thöùc : G T F= , cm 2 220 p M Trong ñoù : G – Khaû naêng cho qua cuûa van, kg/h M – Khoái löôïng phaân töû cuûa moâi chaát qua van. p - Aùp suaát tuyeät ñoái, kG/cm2, http://www.ebook.edu.vn 63
T – Nhieät ñoä tuyeät ñoái cuûa moâi chaát, oK. Neáu khi ñaët hai van an toaøn thì moät van seõ môû tröôùc ôû aùp suaát toái ña cho pheùp, coøn van kia seõ môû ôû aùp suaát giôùi haïn nguy hieåm (van ñaàu ñöôïc goïi laø van laøm vieäc, van sau goïi laø van kieåm tra). c- Caùc bieän phaùp toå chöùc phoøng ngöøa khaùc. - Ñeå traùnh söï nhaàm laãn giöõa caùc loaïi bình chöùa nhöõng moâi chaát khaùc nhau, ngöôøi ta quy ñònh maøu sôn cho chuùng. - Ñoái vôùi caùc bình chöùa nhöõng chaát coù theå gaây neân chaùy vaø noå nhö caùc bình oxi, axetilen,... caàn tuaân thuû caùc quy ñònh veà maët phoøng chaùy. - Nhaø ñaët loø hôi, caùc bình chòu aùp löïc, traïm maùy neùn khí... phaûi xaây baèng vaät lieäu khoâng chaùy, trong nhaø caàn phaûi trang bò caùc phöông tieän daäp löûa. - Coâng nhaân vaän haønh phaûi ñöôïc huaán luyeän , ñaøo taïo vaø coù ñuû söùc khoeû. - Caùc thieát bò chòu aùp löïc phaûi qua ñaêng kieåm. - Khi vaän haønh tuyeät ñoái tuaân thuû theo quy trình quy phaïm ñaõ quy ñònh. Nhöõng quy trình, quy phaïm vaän haønh phaûi phoå bieán ñeán töøng coâng nhaân vaän haønh. http://www.ebook.edu.vn 64
Chöông 12 KÓ THUAÄT AN TOAØN ÑIEÄN §12-1 Nhöõng khaùi nieäm cô baûn veà an toaøn ñieän 1- Caùc khaùi nieäm cô baûn veà an toaøn ñieän. a- Ñieän trôû cuûa ngöôøi. Cô theå con ngöôøi coù theå coi nhö moät ñieän trôû. Lôùp söøng treân da (daøy khoaûng 0,05-0,2mm) coù ñieän trôû lôùn nhaát, maùu vaø thòt coù ñieän trôû beù. Khi ngöôøi tieáp xuùc vaøo vaät mang ñieän neáu da khoâ raùo, khoâng coù thöông tích gì thì ñieän trôû cuûa ngöôøi coù theå ñeán 10.000 ÷100.000 oâm. Neáu maát lôùp söøng treân da thì ñieän trôû cuûa ngöôøi coøn khoaûng 800 ÷1000 oâm, vaø neáu maát heát lôùp da thì ñieän trôû cuûa ngöôøi chæ coøn 600 ÷800 oâm. Ñieän trôû cuûa ngöôøi khoâng phaûi laø moät trò soá coá ñònh maø thay ñoåi phuï thuoäc vaøo nhieàu yeáu toá nhö tình traïng cuûa da, chieàu daøy lôùp söøng, dieän tích vaø aùp suaát tieáp xuùc, trò soá vaø loaïi doøng ñieän qua ngöôøi, thôøi gian tieáp xuùc, ñieän aùp, taàn soá doøng ñieän, traïng thaùi thaàn kinh cuûa ngöôøi. Neáu da ngöôøi bò öôùt hay coù moà hoâi thì ñieän trôû giaûm xuoáng. Dieän tích tieáp xuùc caøng lôùn thì ñieän trôû caøng nhoû, vôùi ñieän aùp baèng 50÷60 V coù theå xem ñieän trôû cuûa ngöôøi tæ leä nghòch vôùi dieän tích tieáp xuùc. Khi aùp suaát tieáp xuùc khoaûng 1kG/cm2 trôû leân, ñieän trôû cuûa ngöôøi tæ leä thuaän vôùi aùp suaát tieáp xuùc. Khi doøng ñieän taêng leân da seõ bò noùng leân, ngöôøi coù moà hoâi, do ñoù ñieän trôû cuûa ngöôøi seõ giaûm xuoáng. Thôøi gian taùc duïng cuûa doøng ñieän caøng laâu, ñieän trôû cuûa ngöôøi caøng giaûm xuoáng vì da caøng bò noùng, moà hoâi ra caøng nhieàu vaø vì nhöõng bieán ñoåi ñieän phaân trong cô theå con ngöôøi. Ñieän aùp ñaët vaøo ngöôøi cuõng coù aûnh höôûng raát nhieàu ñeán ñieän trôû cuûa ngöôøi. Khi ñieän aùp taêng leân ñieän trôû cuûa ngöôøi seõ giaûm xuoáng. Baûng 12-1: Ñieän trôû cuûa ngöôøi phuï thuoäc ñieän trôû tieáp xuùc vaø traïng thaùi cuûa da Da aåm Da khoâ Doøng ñieän (mA) Ñieän trôû cuûa Doøng ñieän (mA) Ñieän trôû cuûa ngöôøi (Oâm) Ngöôûi (Oâm) 10 0,1 10.000 - - 20 2,2 9.100 - - 30 13,5 2.200 - - 40 20,5 1.950 - - 50 Khoâng chòu ñöôïc - 0,1 500.000 60 - - 0,8 75.000 70 - - 1,8 39.000 80 - - 10,0 8.000 90 - - Khoâng chòu ñöôïc - http://www.ebook.edu.vn 65
b- Taùc duïng cuûa doøng ñieän ñoái vôùi cô theå con ngöôøi. α) Taùc duïng kích thích: Phaàn lôùn caùc tröôøng hôïp cheát ngöôøi vì ñieän giaät laø do taùc duïng kích thích gaây neân. Ñaëc ñieåm cuûa noù laø doøng ñieän qua ngöôøi beù (25÷100 mA), ñieän aùp ñaët vaøo ngöôøi khoâng lôùn laém, thôøi gian doøng ñieän qua ngöôøi töông ñoái ngaén (vaøi giaây). - Khi ngöôøi môùi chaïm vaøo ñieän, vì ñieän trôû cuûa ngöôøi coøn lôùn, doøng ñieän qua ngöôøi beù, taùc duïng cuûa noù chæ laøm cho baép thòt tay, ngoùn tay co quaép laïi. Neáu naïn nhaân khoâng rôøi khoûi vaät mang ñieän thì ñieän trôû cuûa ngöôøi daàn daàn giaûm xuoáng vaø doøng ñieän taêng leân, hieän töôïng co quaép taêng leân. - Thôøi gian tieáp xuùc vôùi vaät mang ñieän caøng laâu caøng nguy hieåm, coù theå laøm teâ lieät tuaàn hoaøn vaø hoâ haáp. β) Taùc haïi gaây chaán thöông: - Taùc duïng gaây chaán thöông thöôøng xaåy ra do ngöôøi tieáp xuùc vôùi ñieän aùp cao. - Khi ngöôøi ñeán gaàn vaät mang ñieän (6kV trôû leân) tuy chöa chaïm phaûi, nhöng vì ñieän aùp cao sinh ra hoà quang ñieän, doøng ñieän qua hoà quang chaïy qua ngöôøi töông ñoái lôùn. Do phaûn xaï töï nhieân cuûa ngöôøi raát nhanh vaø coù xu höôùng traùnh xa vaät mang ñieän, keát quaû laø hoà quang seõ chuyeån qua vaät coù noái ñaát gaàn ñaáy, vì vaäy doøng ñieän qua ngöôøi trong thôøi gian raát ngaén, taùc duïng kích thích ít khoâng ñöa ñeán teâ lieät tuaàn hoaøn vaø hoâ haáp, nhöng ngöôøi bò naïn coù theå bò chaán thöông hay cheát do hoà quang ñoát chaùy da thòt. Qua söï phaân tích treân ta thaáy raèng taùc duïng chuû yeáu cuûa tai naïn veà ñieän laø do doøng ñieän qua ngöôøi gaây neân chöù khoâng phaûi do ñieän aùp. Vì vaäy khi phaân tích an toaøn trong maïng ñieän chuùng ta chæ xeùt ñeán trò soá doøng ñieän qua ngöôøi. Tuy nhieân khi quy ñònh veà an toaøn ñieän thöôøng laïi döïa vaøo ñieän aùp vaø duøng khaùi nieäm ñieän aùp cho pheùp vì noù deã xaùc ñònh vaø cuï theå hôn. * Tai naïn veà ñieän ñoái vôùi con ngöôøi phuï thuoäc nhieàu yeáu toá, chuû yeáu laø: - Trò soá doøng ñieän qua ngöôøi. Qua phaân tích ta thaáy nguy hieåm ñoái vôùi ngöôøi laø do doøng ñieän chaïy qua ngöôøi (baûng 12-2). Qua baûng 12-2 thaáy raèng, vôùi taàn soá 50 Hz, cöôøng ñoä doøng ñieän xoay chieàu an toaøn ñoái vôùi ngöôøi phaûi beù hôn 10 mA, vôùi ñieän moät chieàu phaûi beù hôn 50 mA. - Thôøi gian ñieän giaät. Khi thôøi gian doøng ñieän chaïy qua ngöôøi taêng leân, do aûnh höôûng cuûa phaùt noùng, ñieän trôû cuûa ngöôøi giaûm xuoáng, do ñoù doøng ñieän seõ taêng leân vaø caøng nguy hieåm. - Ñöôøng ñi cuûa doøng ñieän qua ngöôøi. Ngöôøi ta thöôøng ño phaân löôïng doøng ñieän qua tim ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä nguy hieåm cuûa caùc con ñöôøng doøng ñieän qua ngöôøi. http://www.ebook.edu.vn 66
Phaân löôïng doøng ñieän qua tim theo caùc con ñöôøng doøng ñieän qua ngöôøi (baûng 12-3). Doøng ñieän ñi töø chaân qua chaân laø ít nguy hieåm nhaát. Baûng 12-2: Taùc duïng cuûa doøng ñieän ñoái vôùi cô theå ngöôøi Cöôøng ñoä Taùc duïng cuûa doøng ñieän ñoái vôùi cô theå con ngöôøi doøng ñieän Doøng ñieän xoay chieàu taàn soá 50-60 Hz Doøng ñieän moät chieàu (mA) 0,6-1,5 Baét ñaàu thaáy teâ ngoùn tay Khoâng coù caûm giaùc 2-3 Ngoùn tay teâ raát maïnh Khoâng coù caûm giaùc 5-7 Baép thòt tay co laïi vaø rung Ñau nhö kim chaâm vaø thaáy noùng 8-10 Tay khoù rôøi vaät mang ñieän nhöng coù theå rôøi Noùng taêng leân raát maïnh ñöôïc, ngon tay, khôùp tay, ban tay caûm thaáy ñau 20-25 Tay khoâng theå rôøi vaät mang ñieän, ñau taêng Noùng taêng leân vaø baét ñaàu coù leân, khoù thôû. hieän töôïng co quaép 50-80 Hoâ haáp bò teâ lieät, tim ñaäp maïnh Raát noùng, caùc baép thòt co quaép khoù thôû 90-100 Hoâ haáp bò teâ lieät, keùo daøi 3 giaây thì tim bò teâ Hoâ haáp bò teâ lieät lieät vaø ngöøng ñaäp Baûng 12-3 Phaân löôïng cuûa doøng ñieän qua tim Ñöôøng doøng ñieän qua ngöôøi Phaân löôïng doøng ñieän qua tim (%) Töø chaân qua chaân 0,4 Töø tay qua tay 3,3 Töø tay traùi qua chaân 3,7 Töø tay phaûi qua chaân 6,7 - Taàn soá doøng ñieän. Qua nghieân cöùu thaáy raèng vôùi taàn soá töø 50÷60 Hz laø nguy hieåm nhaát. Taàn soá caøng cao caøng ít nguy hieåm. Taàn soá treân 500.000 Hz khoâng giaät nhöng coù theå gaây boûng. - Moâi tröôøng xung quanh. Nhieät ñoä vaø ñaëc bieät laø ñoä aåm cuõng coù aûnh höôûng ñeán ñieän trôû cuûa ngöôøi vaø caùc vaät caùch ñieän do ñoù cuõng laøm thay ñoåi doøng ñieän qua ngöôøi. c- Doøng ñieän ñi trong ñaát. Trong taát caû thieát bò ñieän giöõa phaàn coù ñieän vaø caùc boä phaän noái ñaát, caùc boä phaän ngöôøi coù theå chaïm vaøo ñeàu ñöôïc ngaên caùch vôùi nhau baèng chaát caùch ñieän. Khi lôùp caùch ñieän naøy bò choïc thuûng, phaàn mang ñieän tieáp xuùc vôùi phaàn noái ñaát vaø coù doøng ñieän chaïy töø maïng ñieän xuoáng ñaát qua choã noái ñaát. Vôùi giaû http://www.ebook.edu.vn 67
thieát doøng ñieän chaïm vaøo ñaát vaøo ñaát qua moät cöïc kim thuoäc hình baùn caàu choân saùt maët ñaát thuaàn nhaát vaø coù ñieän trôû suaát tính baèng (Ω.cm) . Doøng ñieän taûn ñi töø taâm baùn caàu toaû ra theo ñöôøng baùn kính. Treân cô sôû cuûa lí thuyeát, coù theå xem tröôøng cuûa doøng ñieän ñi trong ñaát gioáng nhö tröôøng trong tónh ñieän, nghóa laø taäp hôïp cuûa nhöõng ñöôøng söùc vaø ñöôøng ñaúng theá cuûa chuùng gioáng nhau. Ñaïi löôïng cô baûn trong ñieän tröôøng cuûa moâi tröôøng daãn ñieän laø maät ñoä doøng ñieän j. Vectô naøy höôùng theo höôùng cuûa vectô cöôøng ñoä ñieän tröôøng. Phöông trình ñeå khaûo saùt ñieän tröôøng trong ñaát laø phöông trình theo ñònh luaät Oâm döôùi daïng vi phaân : J = γE hay E = ρj Trong ñoù : γ - Ñieän daãn suaát ρ - Ñieän trôû suaát E - Ñieän aùp treân ñôn vò chieàu daøi doïc theo ñöôøng ñi cuûa doøng ñieän. Maät ñoä cuûa doøng ñieän taïi ñieåm caùch taâm baùn caàu laø x baèng : Id j= 2πx 2 Trong ñoù : I d - Doøng ñieän chaïm ñaát. Ñieän aùp treân moät ñoaïn voâ cuøng beù dx doïc theo ñöôøng ñi cuûa doøng ñieän : Id du = Edx = jρdx = dx 2πx 2 Ñieän theá cuûa moät ñieåm x naøo ñoù laø hieäu soá ñieän theá giöõa ñieåm x vaø ñieåm voâ cuøng xa (ñieän theá ñieåm voâ cuøng xa coi nhö baèng khoâng) baèng : ∞ ∞ Id ρ Iρ U x = ∫ Ed x = ∫ dx = d 2πr 2πx 2 x x Neáu dòch chuyeân ñieåm x ñeán gaàn maët cuûa vaät noái ñaátchuùng ta coù ñieän theá cao nhaát ñoái vôùi ñaát : Id ρ Ud = 2πr0 Trong ñoù : r0 – Baùn kính cöïc ÔÛ ñaây, Xd baèng baùn kính cuûa vaät noái ñaát hình baùn caàu (r0), baûn thaân caùi noái ñaát xem nhö vaät maø caùc ñieåm cuûa noù coù ñieän theá nhö nhau. Giaû thieát naøy döïa treân cô sôû vaät noái ñaát coù ñieän daãn raát lôùn. (ví duï ñieän daãn cuûa theùp gaàn baèng 109 laàn ñieän daãn cuûa ñaát). Töø hai coâng thöùc treân ta coù : UA Xd X hay U A = U d d = Ud XA XA http://www.ebook.edu.vn 68
Thay theá tích soá cuûa caùc haèng soá Ud vaø Xd baèng K chuùng ta coù phöông trình hypecboân : 1 Ux = K x Nhö vaäy söï phaân boá ñieän aùp trong vuøng doøng ñieän roø trong ñaát ñoái vôùi ñieåm voâ cöïc ngoaøi vuøng roø theo hình hypecboân . Ux 100% Ud 1 Ux = K x 32 2πx r0 01 10 X,m Hình 12-1. Doøng ñieän phaân taùn trong ñaát ñi Hình 12-2. Ñöôøng cong chæ söï phaân boá ñieän aùp qua vaät noái ñaát hình baùn caàu cuûa caùc ñieåm treân maët ñaát luùc coù chaïm ñaát Taïi ñieåm chaïm ñaát treân maët cuûa vaät noái ñaát chuùng ta coù ñieän aùp ñoái vôùi ñaát laø cöïc ñaïi, coù nghóa laø ñieän aùp giöõa vaät noái ñaát vôùi nhöõng ñieåm cuûa ñaát ôû ngoaøi vuøng doøng ñieän roø. Thí nghieäm cho thaáy söï phaân boá ñieän aùp treân maët gaàn vaät noái ñaát coù daïng gaàn gioáng ñöôøng hypecboân. Khoâng rieâng gì vaät noái ñaát coù daïng hình baùn caàu maø ngay vôùi caùc daïng khaùc cuûa vaät noái ñaát nhö hình oáng, hình thanh chöõ nhaät cuõng nhö daây ñieän rôi xuoáng ñaát cuõng coù söï phaân boá ñieän theá gaàn gioáng ñöôøng hypecboân. Duøng caùch ño tröïc tieáp ñieän theá töøng ñieåm vaø veõ thaønh ñöôøng cong phaân boá ñieän theá ñoái vôùi ñaát trong vuøng doøng ñieän taûn trong ñaát (hình 12-2). Trong vuøng gaàn 1m caùch vaät noái ñaát coù ñieän coù ñoä 68% ñieän aùp rôi. Nhöõng ñieåm treân maët ñaát naèm ngoaøi 20m caùch choã chaïm ñaát thöïc teá coù theå xem nhö ngoaøi vuøng doøng ñieän hay goïi laø nhöõng ñieåm coù ñieän theá baèng khoâng. Trong khoaûng caùch noùi treân ñieän theá rôi treân 1m khoâng vöôït quaù 1V. Trong khi ñi vaøo ñaát doøng ñieän taûn bò ñieän trôû cuûa ñaát caûn trôû. Ñieän trôû naøy goïi laø ñieän trôû taûn hay ñieän trôû cuûa vaät noái ñaát. Ñieän trôû cuûa vaät noái ñaát laøtæ soá giöõa ñieän theá xuaát hieän treân vaät noái ñaát vaø doøng ñieän chaïy qua vaät noái ñaát vaøo ñaát : http://www.ebook.edu.vn 69
ρ Ud Rd = = 2πr0 Id α- Ñieän aùp tieáp xuùc: Trong quaù trình tieáp xuùc vôùi thieát bò ñieän neáu coù maïch ñieän kheùp kín qua ngöôøi thì ñieän aùp giaùng treân ngöôøi lôùn hay nhoû tuyø thuoäc vaøo ñieän trôû khaùc maéc noái tieáp vôùi thaân ngöôøi. Phaàn ñieän aùp ñaët vaøo ngöôøi goïi laø ñieän aùp tieáp xuùc (Utx). Vì chuùng ta nghieân cöùu an toaøn trong ñieàu kieän chaïm vaøo cöïc laø chuû yeáu cho neân coù theå xem ñieän aùp tieáp xuùc laø theá giöõa hai ñieåm treân ñöôøng doøng dieän ñi maø ngöôøi coù theå chaïm phaûi. Ví duï giöõa voû cuûa thieát bò vaø chaân ñöùng cuûa ngöôøi. Treân hình 12-3 veõ hai ñoäng cô, voû caùc ñoäng cô naøy noái vôùi vaät noái ñaát coù ñieän trôû Rd. Treân voû thieát bò 1 bò choïc thuûng caùch ñieän cuûa moät pha. Ud Utx=Ud-Uch Ud=IdRd=Utx Ub Utx Hình 12-3 Ñieän aùp tieáp xuùc 2πx r0 Hình 12-4 Ñieän theá ñaët giöõa hai chaân ngöôøi do doøng ñieän chaïm ñaát taïo neân ñieän aùp böôùc Ub Trong tröôøng hôïp naùy vaät noái ñaát vaø voû thieát bò ñeàu mang ñieän theá doái vôùi ñaát laø : Ud = IdRd . ÔÛ ñaây, Id – doøng ñieän qua vaät noái ñaát. Ngöôøi chaïm vaøo baát cöù ñoäng cô naøo voû thieát bò ñöôïc noái vaøo vaät noái ñaát thì tay ngöôøi cuõng coù ñieän theá laø Ud. Maët khaùc ñieän theá ôû chaân ngöôøi phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch töø choã ñöùng ñeán vaät noái ñaát. Keát quaû laø ngöôøi bò taùc duïng cuûa hieäu soá ñieän aùp Ud vaø Uch. I d ρdx I d ρ ( xch − r0 ) xch ∫ U tx = U d − U ch = = 2πr0 xch 2πx 2 r0 Nhö vaäy ñieän aùp tieáp xuùc phuï thuoäc vaøo khoaûng caùch töø voû thieát bò ñöôïc noái ñaát ñeán vaät noái ñaát vaø möùc ñoä caân baèng theá. Vì theá cuûa maët ñaát caøng giaûm ñi khi caøng xa vaät noái ñaát cho neân ôû khoaûng caùch töø 20m trôû leân ñieän aùp tieáp xuùc coù theå xem nhö baèng Ud. Utx=Ud http://www.ebook.edu.vn 70