1. Az áramütés kiszámítása a
karosszéria áramköri modelljével elektromos rendszerek tervezésekor a biztonsági értékelésnek tartalmaznia kell az emberi érintkezés esetleges fémes vagy feszültség alatt álló alkatrészekkel vagy vezetőkkel gyakorolt hatásának értékelését.
amikor csak lehetséges, a földelés, a szigetelés és a fizikai távolság csökkenti vagy megszünteti az áramütés veszélyét. A tervezés során a vezetőkkel való érintkezés hatása az emberi test elektromos áramköri modelljeivel értékelhető. Az ilyen modellt számos tényező befolyásolja, és a modell különböző fokú összetettsége az alkalmazástól és az esetlegesen fennálló potenciális kockázat szintjétől függően. Ez a rész bevezetést mutat be ezen a területen, amely még mindig fejlődik, mivel új kutatásokat végeznek és fejlettebb matematikai modellezési technikákat alkalmaznak.
az emberi test áramköri modellje ezután felépíthető a bőrmodell, a végtagok és a törzs alapján. Az 1. ábra a kombinált áramköri modelleket mutatja, feltételezve, hogy a száraz bőr érintkezési területe 1 cm^2 , az előző példákból az elektromos érintkezés szimulálására kézről lábra, a csomagtartón keresztül. Ábra 2 mutatja az áramkör csökkentése a példa test száraz bőr. Az áramkör csökkentése a következő lépésekben történik:
1.lépés. Kombinálja az ismétlődő modelleket. A bőrrel való érintkezésnek két azonos területe van. A bőrfelületre, az ellenállások,, sorban vannak, így….
a Soros kapacitások reciprokokkal kombinálódnak:
ugyanezt az eljárást alkalmazzák a két azonos végtagra.
2.lépés. Alakítsa át a párhuzamos áramköröket soros áramkörökké, hogy az összes rezisztív és kapacitív elem összegezhető legyen az összes elemre …
ábra 1 A kéz-láb vezetés áramköri modellje, száraz bőrrel.
2. ábra az emberi test impedanciájának csökkentése száraz bőrrel.
az elem teljes befogadását a vezetőképességből és a fogékonyságból számítják ki.
e.1
…ahol a befogadás impedanciává alakul.
e. 2
az impedancia két soros elemre oszlik.
e3
e.4
3.lépés. A sorozat elemeit összegezzük.
e5
e.6
e.7
e.8
4.lépés. Párhuzamos egyenértékű áramkör is létrejön.
e.9
e.10
e11
ez az értékelés azt mutatja, hogy a kapacitív hatás minimális, mivel…
a modell használható az áramütés hatásainak szimulálására. 120V AC alkalmazásával az áram …
ez okozza a” bizsergést”, amikor a ház vezetékeit véletlenül megérintik.
ábra 3 mutatja az áramkör csökkentése a példa test nedves bőrrel, feltételezve, hogy a bőr ellenállás nulla, így az egyetlen tényező a belső test ellenállás. 120 V AC alkalmazása esetén az áram
áram ezen a szinten kamrai fibrillációt és lehetséges halált okozhat.
3. ábra az emberi test impedanciájának áramköri csökkentése nedves bőrrel.
2. Az emberi test frekvenciaválasza
a kifejlesztett áramköri modell segítségével az induktivitásokat elemekként adhatjuk hozzá az ellenállásokkal, és a változó frekvencia hatása megtalálható. Folytatva az előző példát, induktivitást találtak a végtagokra és a törzsre:
az ellenállások és kapacitások egy testrész egyenértékű áramkörei voltak, beleértve az induktivitást is, a 4.ábrán látható.
ábra 4 egyenértékű áramkör egy testrész.
az impedancia a frekvencia függvényében kiszámítható e-ként.12
a törzs,, és, és a rezonancia nem létezik. A végtag,, és, és a rezonancia nem létezik. Az ellenállás maximális értéke, amelyre rezonancia létezik…
e18
e.19.
a törzsre , a végtagra.
ezek az ellenállások jóval az emberi testre jellemző értékek alatt vannak. Az impedancia nagyságát és szögdiagramjait az 5.és 6. ábra mutatja. A kilohertz tartományban lévő összes frekvenciára, amely a teljesítményfrekvenciából és annak harmonikusaiból áll, az ellenállás az egyetlen áramköri érték, amelyet használni kell. Figyelembe véve a bőr impedanciáját, a bőr egy kapacitással párhuzamos ellenállásból áll, valamint egy soros ellenállásból . Az impedancia e. 20
a példaszámításban az ellenállások és a kapacitás volt …
az impedancia nagyságát és szögdiagramjait a 7.és 8. ábra mutatja. A kilohertz tartományban lévő összes frekvenciára, amely a teljesítményfrekvenciából és annak harmonikusaiból áll, az ellenállás az egyetlen áramköri érték, amelyet használni kell. Van egy áramköri pólus, amely jóval a normál teljesítményfrekvencia alatt van.
az egész test áramköri modellje, beleértve az ellenállást, a kapacitást és az induktivitást, ezután felépíthető. Mivel rezonanciáról van szó, az ellenállási elemekhez használt Soros-párhuzamos áramkör-csökkentési módszer nem fogja megfelelően modellezni a frekvenciaválaszt.
ezért az egyenértékű áramköri modellek összegzésének megközelítését kell használni.
ábra 5 impedancia versus frekvencia telkek törzs és végtag.
FIG 6 fázis szög versus frekvencia telkek törzs és végtag.
ábra 7 impedancia versus frekvencia telek bőr.
ábra 8 fázis szög versus frekvencia telek bőr.
e.21
az alacsony frekvenciák teljes testimpedanciája az ellenállások összege
e.22
a magas frekvenciák teljes testimpedanciája kétszerese a bőr ellenállásának, mivel a kondenzátorokkal párhuzamos ellenállásokat megkerülik:
e.23
a test belső impedanciája alacsony frekvenciák esetén az ellenállások összege…
e.24
a magas frekvenciák belső testimpedanciája nulla, mivel a kondenzátorokkal párhuzamos ellenállásokat megkerülik:
e.25
ezt azonban ellensúlyozza a bőrhatás, amely nem szerepel ebben a modellben, így magas frekvenciákon a test belső impedanciáit nem veszik figyelembe. Az eredményeket a 9.és a 10. ábra mutatja. Amint azt a szögdiagram merülése is mutatja, a végtagok rendszeroszlopai vannak e-nél.26
a vizsgált példában …
e-nél vannak rendszeroszlopok a törzs számára.27 a vizsgált példa,
ábra 9 Teljes test impedancia nagysága (ZBS) és a belső test impedancia (ZB) versus frekvencia. A PTN a negatív törzsoszlop 18 kHz-en.
ábra 10 teljes test impedancia szög (ZBS) és a belső test impedancia (ZB) versus frekvencia. A PTN a negatív törzsoszlop 18 kHz-en.