Способ контроля защитных свойств экранирующего комплекта одежды

)5 НО 00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯПРИ ГКНТ СССР М ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ, 1 2(21) 4341490/21. (57) Изобретение отйосится к индивидуаль- (22) 19;06.90: ным средствам защиты от влияния электри- (46) 15.12.92, Бюл. М 46 ческих полей электроустановок (71) Винницкий политехнический ийстйтут., : сверхвысокого напряжения. Целью являет- (72) В.М.Кутин и Е.А,Бондаренко Ся расширение функциональных возможно- (56) Комплект индивидуальный экранирую- - стей. Цель достигается тем, что при щий для защиты от электрических полей определении защитных свойств экранируюпромышленной частоты. Общие техниче-: щего комплекта одежды путем измерени ские требования и методы контроля, ГОСТ контролируемой велйчины и сравнения ее с 12,4;172-87,:.: . .:эталонным значением, в качестве контролиАвторское свидетельство СССР . руемой величины выбирают энергию электЬ 196782, кл. 601 В 31/02,1985, рического поля, поглощаемую телом (84) СПОСОБ КОНТРОЛЯ ЗАЩИТНЬХ ." человека, находящуюся в экранирующем СВОЙСТВ ЭКРАНИРУЮЩЕГО КОМПЛЕК- комплекте одежды, определяемую по при- , ТА ОДЕЖДЫ . веденной зависимости. 7 ил,я.. Изобретениеотносится к области про- комплекта на величийу напряжейности . изводства индивидуальных средств защиты . электрического поля с экранирующим комп. от влияния электрических полей электро- лектом, выбирают наименьшее значение и установок сверхвысокого напряжения и мо- сравнивают с нормированным.жет быть использовано для определения По второму варианту осуществляют защитных свойств экранирующего комп- только измерение напряженности электри. лекта одежды в процессе его эксплуатации. ческого поля на поверхности манекена, одеИэвестен способ контроля защитных того в защитный комплект, и сравнивают : свойств экранирующего комплекта одежды, максимальное, зафиксированное датчикаэаключающийся в определений коэффици- Ми, значения с нормируемой величиной.ента.снйжения йапряженности искусствен- - Такой способ контроля защитных но созданного электрического поля, путем свойств имеет ряд недостатков. Для его реразмещения датчиков напряженности алек- .ализации требуется специальный испытатрического поля" наповерхности манекена тельный стенд, он может быть использован .из электРойроводящего материала близкой для контроля защитных свойств только при проводимости тела человека и измерений изготовлении экранирующих комплектов и напряженности электрического поля на по-. не обладает высокой точностью,верхности майекена без защитного комп-Действительно, реальные злектричелекта одежды и с защитным комплектом ские поля, существующие в месте произ- одежды. После этого для каждого датчика вбдства "работ под напряжением, определяют коэффициент экранирования отличаются от искусственно созданного.путем деления напряженности поля без Напряженность электрического поля зави,Мотыль Корре ед ГКНТ СССР роизводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина Заказ 4283 ВНИИСоставитель В. Кутин Техред М.Моргентал Тираж Подписноеосударственного комитета по изобретениям и открытия 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5. сит:от"положения тела человека (манекена) лект одежды и находящегося под потенциапо отношению к источнику электрического лом электроустановки, автоматического выполя и размеров человека. Поэтому при из- . численйя энергии электрического поля,менении его положения и размера отноше- поглощаемой телом человека, находящегоние напряженностей в фиксированных 5 ся в экранирующем комплекте одежды,точках без костюма и с костюмом на челове- сравнении его значения с нормируемым ике (манекена) может изменяться на поря- подачу звукового и светового сигнала в слудок .: -;- ,. чае превышения нормируемого значения.Наиболее близкимпо Технической сущ- Действительно, наиболее точное предности" является способ, заключающийся в 10 ставление о защитных свойствах экранирую-,определениикоэффициентаэкранирования щего комплекта одежды можно получйть,.путем измерения тока, стекающего с мане- непрерывно контролируя энергию, поглокена из электропроводящего материала, щаемуютеломчеловека, находящегося вреизолированного от земли, помещенного в альной производственной обстановке и- искусственно созданное электрическое по выполняющего свои функциональные обяле без экранирующего комплекта и тока, занности,стекающего с манекена, на который надет Способы оценки защитных свойств поэкранирующий комплект одежды. Коэффи- зволяют определить защитные свойствациент экранирования определяют как отно- одежды при ее изготовлении, Однако зашение токов, стекающих с манекена без 20 щитные свойства одежды в процессе выполэкранирующего комплекта одежды ис наде- нения работ под напряжением могуттым экранирующим комплектом одежды, существенно изменяться. В результатедви. Результат вычисления сравнивают с нор- жения электромонтера, работающего подмируемым значением, напряжением, изменяются размеры элеПо сравнению с предыдущим данный 25 .ментарных ячеек и сопротивление контактаметод позволяет получить более точные ре- между токопроводящими нитями материазультаты, поскольку ток(заряд) является ин-ла, из которого изготовлен костюм, возникатегральной ха ра кте р исти кой ют обрывы нитей, окисление проводников.электрического поля. Известные способы предполагают опредеНедостатком данного метода" является 30 ленное положение тела человека (манекена)то, что его нельзя использовать для опреде- по отношению к источнику электрическоголениязащитныхсвойстводежды в процессе поля, в процессе выполнения работы человыйолнения работ под напряжением, где века может занимать различные положения,.условия эксплуатации существенно отлича- при этом также изменяются защитныеются от стендовых. 35 свойства одежды. При стендовых испытаниВ процессе эксплуатации экранирую- яхучитываетсясреднййчеловек(рост 1,7 м,щих комплектов одежды могут резко изме- вес 71,9 кг) в реальных условиях его размениться их защитные свойства, В результате . ры могут быть другими. Эти способы такжедвижения элетромонтера, работающего под не учитывают" фактор времени пребываниянапряжением, изменяются размеры эле человека в электрическом поле, одетого вментарных ячеек и сопротивление контакта костюм с определенными защитными своймежду токопроводящими нитями материа-, ствами.. ла, из которого изготовлен костюм, возни- В предлагаемом способе осуществляет-,.: кают обрывы нитей, окисление ся непрерывный контроль величйны тока,проводников, В связи с этим существует 45 стекающего стела человека, его рости вес,необходимость непрерывно контролиро- . по значению которого автоматически вычис. вать его защитные свойства в процессе вы- ляется энергия, поглощаемая телом человеполненияработподнапряжением, ка, Это позволяет учесть изменение.Целью изобретения является расшире- защитных свойств одежды в процессе еениефункциональных возможностей и повы эксплуатации, что является новым свойстшение точности определения защитных вом способа, обеспечивающим более высосвойств одежды.кую точность определения экранирующйхПоставленная цель достигается тем, что способностей защитной одежды и расширяспособ контроля защитных свойств экрани- ющее его функциональные возможности.рующего комплекта, заключающийся в изме- э 5 На фиг, 1 приведена структурная схемарении тока и сравнении с нормируемым устройства, реализующая предлагаемыйзначенйем предусматривает: измерение ро- способ; на фиг.:2 - принципиальная схемаста, веса тела человека без экранирующего датчика тока, стекающего с тела человека;комплекта одежды, тока, стекающего с ног на фиг. 3 - принципиальная схема компенчеловека, одетого в экранирующий комп- сационного измерительного трансформатора; на фиг. 4 - зависимость допустимого вход которого подключен к выходу преобвремени пребывания человека в электриче- разователя 27 величины напряжения в часском поле от уровня мощности, поглощае- тоту, а второй на выход компаратора 22, мой телом человека; на фиг, 5 - расчетная логический элемент 29 ИЛИ, первый вход модельтелачеловека вэкранирующем ком которого подключен к выходу счетчика имплекте одежды; на фиг. 6 - расчетная мо- пульсов 28, а второй к выходу компаратора дель для определения свойств сетчатой 24, блок сигнализации 30, вход которого оболочки; на фиг, 7 - расчетная модельдля подключей через канал связи 31 к выходу определения энергии, поглощаемой телом логического элемейта 29. В качестве первой человека, . 10 эталонной величины напряжение пропорУстройствосодержитдатчиктока 1,сте- циональное мощности 1,210 Вт, в качесткающего с тела человека, состоящий иэ двух ве второй эталонной величины выбирается одинаковых трехслойных носков 2, внутрен- напряжение,пропЬрциональное мощности ний 3 и наружный 4 слой которых выполне10 Вт, в качестве третьей эталонной ны из электропроводящей ткани с 15 величины выбирается йапряжение пропорт Г .контактными выводами 5, 6 и 7, 8 ввиде циональное мощности 30 10 Вт, значения электропроводящего токопровода, асред- которых определены в соответствии с ГОСТ ний слой 9 из изолированной ткани, блока 12.002-84.вычисления энергии 10, поглощаемой телом 20 Для теоретического определения энерчеловека, состоящего из компенсационного гии,поглощаемой телом человека, введены :измерительного трансформатора 11; для общепринятыедопущения:преобразованияисуммированиятоков;сте- заменим экранирующий комплект кающих с ног человека, выполненного в ви- . одежды и тело человека равнозначным им де четырехобмоточного трансформатора 12 25 по высоте и объему вытянутыми эллипсоис двумя одинаковыми первичными обмотка- дами вращения с полуосями а 1, а" Ь 1, Ь 2, с 1, ми 13, 14, подсоединяемых к контактным сг(фиг, 5);выводам датчиков тока 2, соответственно 5; наружный эллипсоид выполнен в виде 6 и 7, 8 усилителя переменного тока 15 сетчатого экрана с размерами ячеек и равыход которого подключен к третьейобмот диусом проводников г;ке 16 трансформатора 12, последовательно материал эллипсоидов принимается одс которой. включен резистор 17, с которого . нородным с электропроводностью: снимается напряжение пропорциональноедля наружного, равногоэлектропроводтоку, стекающему с тела человека, являюще-. ности токопроводящего матерйала, из котоеся выходным сигналом"датчика тока 11, а 35 рого изготавливается защитный комплект выход усилителя 15 подключен на четвер- одежды;тую обмотку 18 трансформатора 12, квадра- для внутреннего равной средней электтора тока 19, стекающего с.тела человека; ропроводимости тела человека рь, диэлектвыход которого подключен на выход ком- рическая проницаемость тела человекаЯЪ.пенсационного измерительного трЪйсфор Определим экранирующую функцию матора 11, выпрямителя 20. сетчатой оболочки; предположив, что внут- преобразующего величину этого тока, вход реннего эллипсоида нет й поле внутри одкоторого подключен на выход квадратора нородное и равняется Е.10, делителя 21, первый вход которого под- Так как толщина сетчатого экрана ключен к выходу выпрямителя; второй - А 45 (Л (0,1 в )значительно меньше расявляется задающим параметры тела челОве- стояния от наружной оболочки до центра ка и является третьим входом блока вычис- системы координат, то решать данную задаления 10, компараторов 22, 23, 24, чу целесообразно без подробного исследо- предназначенных для сравнения входной вания электромагнитных процессов в величины с первой, второй и третьей эта самой сетчатой оболочке, Сетчатый эклонной величиной, вход каждого из которых ран заменяется .эквивалентным ему подключен к выходу делителя 21, функцио- сплошным экраном с использованием нального преобразователя 25,.вход которо- приближенных граничных условий на го подключен на выход делителя 21, разделяющей поверхности, При таком аналоговый ключ 26, первый вход которого 55 подходе задача сводится к .скалярной: подключен к выходу функционального пре- должны быть решены уравнения Лапласа образователя 25, а второй на выход компа- для скалярных электрических потенциаратора 23, преобразователя напряжения в лов Ч 1 и Чп при соответствующих грачастоту 27, вход которого подключен к выхо- ничных условиях и регулярности ду компаратора 23 и на выход аналогового решений в бесконечности.ключа 26, счетчик импульсов 28, первыйСкалярные потенциалы определяются ввиде% =4) +Ч1. Ч( =4)+ЧФ),(1)где Ч- скалярный электрический потен 5циал исходного поля.ф 1 ф)), 41 - скалярный электрическийпотенциал возбужденных полей перед и заэкраном,Уравнение Лапласа в эллипсоидальныхкоординатах Ли,р для любой области (гпространства имеет вид:дед -,Л) -)+4 Ю(Л) Ь15 со) . -Со) (е) к;1 (е), (1)И ЙД Р В ) У 1 Л р:о,ь,с, р:а,Ь,с 1 р=а,ь,с,Определим постоянные интегрирования с учетом граничных условий для сетки из непараллельных и непрямолинейных проводников, расположенных на неплоской поверхности, используя условия,Л,ЬЬ 1из: .т 5 2 1 (:)т)КоординатыЛи,"1 р (Я ) - с, д ) - Ь 2 р- заны с декартовыми координатами сл соотношениями:й (а+4(сР+1 ц)(а+И( 1 г) (,г)Если решать уравнение (2) методом раз деления пере(ц)енных, т.е. в виде произведений Ч=Л(Я) М(,й) Й(1), то для Функций Я(Я), М(р) и М(р) получится три однотипных уравнения;бЯ 1( 1 1 1 45б 7 2 Я+а 2 Я+Ь 2 Я+с 2)+ +б В и( и е 1 ) В + в4 Р(Я)где Я= Я, М, Й . Я=-Яи,), . п - целое 50 положительное число п=О, 1. 2 К - некоторая постоянная,С учетом (4) и симметрии отдельных компонентов поля относительно плоскостей Х, У; Ут 2 и 2, Х РешениЯ УРавнениЯ Лапласа(2) длЯ 55 потенциалов Чвр), Члр)Чпр, целесооб. разно представить в виде:р Сор Рпр ( Я, ) Епр (1 с ) Епр ( 1 )тПр = А 1) р Епр ( Я ) Е пр ( И ) "11 р ( ф ) а ) свяедующим 30 кбордин Г(ф) д 1=о (2)ду Х ) з= Х р,ю циенты Ламе йаходятся 20 Чппрт - Впр Рпр (А) Рпр (ц) Рпр (Р) (Б) где р-а, Ь, С; Спр - известная постоянная источника напряженности электрического тока, Апр, Вор- постоянные интегрирования определяемые из граничных условий, Еор(Л) и Рпр(Л ) - координатные функции по А первого и второго рода:Р 1)ри+О; Рпрвп т ЕпрвиО; Епр(ЬВ) Кг сНчс)гас) (Ф) - 4) ) + с)гад Ктс)гас) (Ф)Ч)(1) 1 д ( ър(о) + р(е) ) (7)Яо й) дпгде и - внешняя йормталь к поверхности сетчатого экранап;Кг - сопротивление сплошного тонкостенного экрана связанное с параметрами сопротивления эквивалентного ему сетчатого экрана,д 4) д 4)- о - Д =Л 1 - о - IЛ =Л 1(8)При Кг =сопзт условие,(7) преобразования в системе координат Л и, 1 р к виду:1С учетом, того чтооч.- тб -- )Ч 1, (1 б)а Ьь, э .а и,ь, эи сплошные тонкостенные экраны, ограниченные полными координатными поверхностями, удовлетворяют условиюЬЛ=1; (Л ):о (11)д ЬВЫражЕНИЕ (9) МОЖНО ЗаПИ 1 СаттЬ С ПО- МощьЮ уравнейия пповерхпнотстпнйх гармоникв виде;(12) где а-п(п+1) ВВторое граничное условие в атах Л,р, будет иметь видд(е д,ф)тирующий поток в магнитопроводе, наводит ЭДС во всех обмотках, в том числе и в обмотке 16. ЭДС обмотки 16 усиливается усилителем 15, создавая напряжение Олс и ток осВыходное напряжение, снимаемое с резистора обратной связи 17, может быть определено какРос и 1+1 гОвых-ос Рос= где и= - = - - коэффициент трансфорЧЧз Мз 7 й юг мации;%1=Юг - количество витков обмоток 13 и 14; В/з - количество витков обмотки 16; е - погрешность трансформатора тока.Таким образом, величина выходного напряжения пропорциональна току, проходящему через тело человека, находящегося в электрическом поле промышленной частоты. Кроме этого датчик тока обеспечивает гальваническую развязку цепей и усиление сигнала, что позволяет повысить помехоустойчивость измерительной системы,Далее сигнал поступает на вход квадратора 19, где он возводится в квадрат и поступает на вход выпрямителя 20.Выпрямительный сигнал поступает на первый вход делителя напряжений 21, принципиальная схема которого может быть выполнена аналогично усилителю с уп равляемым коэффициентом усиления. На втором входе А делителя напряжений 21 устанавливается коэффициент передачи КА равный;(1,7) Родкоторый определяется с учетом"роста аЪреального человека, находящего ая в защит, ном комплекте в ЭП, и его веса Рь. Далее сигнал поступает на входыкомпараторов 22, 23, 24 и функционального преобразователя 24. Работа. устройства будет зависеть от значения мощности,рассеиваемой в теле человека Рь=КдаЬ . Если значение Рь 41;25 Вт.10, то компараторы не срабатывают, Есл 1,25 Вта 10 РМ 2 Вта 10, то уровень напряжения будет такой, что срабатывает компаратор: 22 и дает управляемый сигнал на разрешение счета счетчика импульсов 28. Примером такого счетчика может быть счетчиквыполненный на микросхеме К 176 ИЕ 2.Сигнал с выхода делителя 21 поступаеттакже на функциональный преобразователь, который реализует зависимость показанную на фйг, 7 от значений 1,2510 ВтРиств эк" аключа 2 а 10 Вт аппроксимацией последователь-тных прямолинейных отрезков, имеющих различный наклон.Напряжение с выхода функционального 5 преобразователя 25 поступает на вход аналогового ключа 26 и практически без искажений поступает на вход преобразователя 27 напряжения в частоту по линейному за.. кону. Частота импульсов будет определять ся величиной сигнала на входепреобразователя 26, который заполняется, например, за время тэзп=16384 Т, где Т - период между импульсами.После подсчета импульсов, на выходе 15 счетчика появляется логическая единица,которая проходит через логический элемент ИЛИ 25 и запускает блок сигнализации ЗО.Если значения мощности находятся впределах 20 а 1 О Вт Р/и 30 10 7 Вт, то запу скается компаратор 23,с первого выходакоторого поступает сигнал на уп равляющий вход аналогового ключа 26 и отключает его, а со второго выхода компаратора 23 сигнал поступает на вход преобразователя напря жения в частоту 27 такой величины, чтобысчетчик импульсов 28 заполняется за время 10 минут. При РЬ 30 Вт.10 срабатывает компаратор 24 и через логический элемент 29 запускает сигнальный орган без выдерж ки времени.При плавном изменении значений 1;25 у10ВтРФЗО.10 Вт последовательно сра-батывают компараторы 22 и 23,запускают .счетчик импульсов, количество импульсов, 35 заполняющих счетчик будет зависеть отдлительйости существования того или иного значения РЬ и соответСтвующего ему напряжения, Счетчик будет суммировать импульсы от. последовательно работающих 40 компараторов.Использование предложенного способа контроля защитных свойств экранирующего комплекта одежды обеспечивает по сравнению с известным способом (прототи пом) паовышейную точность оценки за счет:учета реальныхусловий, при которых выполняются работы под йапряжением, позволя-ет непрерывно контролировать защитные, . свойства экранирующего комплекта одеж ды в процессе ее эксплуатации, что позво. ляет оценить его работоспособность, запасработоспособности и установить точно момент перехода в неисправное состояние. В целом предложенный способ позволяет су щественно повысить безопасность работ иулучшить условия труда персонала в электроустановках сверхвысокого напряжения.Формула изобретенияпособ контроля защитных свора ующего комплекта одежды, з1781850 18 Яь оу 10 . ж Р оп 10 Вт Ео кВlм П уме 1 оп ин 480ЗО10 1,2520ЗО 52025 1 3 10 10 Фиг ющийся в измерении тока, стекающего с объекта, находящегося в электрическом поле, и сравнении контролируемой величины с нормируемым значением, о т л и ч а ю щ ий с я тем, что, с целью расширения функциональных воэможностей за счет повйшения точности определения защитных свойств экранирующего комплекта одежды. в качестве контролируемой величины выбирают энергию электрического поля, поглощаемую телом человека, находящегося в экранирующем комплекте одежды, по следующей зависимости:В/ь=Кэ Кэ Р 1 й 1,агде аь - рост человека, м;Р - вес человека, кг;Ь - ток. стекающий с человека, А;1 - время нахождения человека в электрическом поле; часК в .,коэффициент, равный 933,5 Ом кг/м 2