Механическое и термическое действие электрического тока

Размещено на http://www.allbest.ru/

Содержание

1. Лампы накаливания

1.1 Достоинства и недостатки ламп накаливания

1.2 Газоразрядные лампы

1.3 Газоразрядные лампы высокого давления

2. Механическое и термическое действие электрического тока

2.1 Влияние силы тока на характер поражения человека

1. Лампы накаливания

Лампа накаливания - источник света, который излучает световой поток в результате накала проводника из тугоплавкого металла. В качестве нити накала используется тугоплавкий металл - вольфрам, а также его сплавы. Нить накала помещена в стеклянный сосуд, наполненный инертным газом (криптоном, азотом, аргоном). Инертный газ служит защитой нити накаливания, которая без его присутствия в колбе мгновенно превратилась бы в оксид. Для ламп накаливания малой мощности (25 ватт) применяют вакуумные сосуды, которые не заполняются инертным газом. Следовательно, стеклянная колба препятствует негативному воздействию атмосферного воздуха на вольфрамовую нить.

Принцип действия лампы накаливания основан на явлении нагрева проводника при прохождении через него электрического тока. Вольфрамовая нить накала при подключении к источнику тока раскаляется до высокой температуры, в результате чего излучает свет. Световой поток, излучаемый нитью накала, близок к естественному, дневному свету, поэтому не вызывает дискомфорта при длительном использовании.

1.1 Достоинства и недостатки ламп накаливания

Из достоинств ламп накаливания можно выделить следующее:

- относительно невысокая стоимость;

- мгновенное зажигание при включении;

- небольшие габаритные размеры;

- широкий диапазон мощностей.

Один из недостатков ламп накаливания - большая яркость самой лампы, что негативно воздействует на зрение при взгляде на лампу. Но этот недостаток можно быстро устранить - достаточно применить рассеиватель.

Существенный недостаток - небольшой срок службы лампы - до 1000 часов. Исходя из опыта использования ламп, можно отметить, что в большинстве случаев лампа накаливания выходит из строя, не прослужив и нескольких сотен часов. Бывают и исключения - лампы работают несколько десятков лет! К сожалению это лишь единичные случаи. Относительно срока службы, как энергосберегающие лампы, так и светодиодные лампы выигрывают.

Если учесть тот факт, что характеристики питающей сети не соответствуют номинальным - срок службы ламп существенно снижается независимо от их типа. Делать выводы о целесообразности использования того или иного типа ламп можно только на основании личного опыта.

Основным недостатком ламп накаливания является низкий коэффициент полезного действия. Только лишь десятая часть потребляемой лампой электрической энергии преобразуется в видимый световой поток; большинство электрической энергии преобразуется в тепловую энергию.

1.2 Газоразрядные лампы

Газоразрядная лампа - лампа, в которой свечение создается непосредственно или опосредованно от электрического разряда в газе, в парах металла или в смеси газа и пара.

1. Газоразрядные лампы низкого давления (от 0,1 до 25 кПа)

2. Газоразрядные лампы высокого давления (от 25 до 1000 кПа)

3. Газоразрядные лампы сверхвысокого давления (от 1000 кПа)

Газоразрядная лампа представляет собой стеклянную, керамическую или металлическую (с прозрачным выходным окном) оболочку цилиндрической, сферической или иной формы, содержащую газ, иногда некоторое количество металла или др. вещества (например, галоидной соли) с достаточно высокой упругостью пара.

Разрядные лампы высокого давления занимают промежуточную нишу между лампами накаливания и люминесцентными лампами. За счет повышенной по сравнению с люминесцентными лампами мощности они позволяют добиться интенсивного, концентрированного света, при этом сохраняя все преимущества газоразрядной технологии: экономичность и гибкость в выборе цветности. Газоразрядные лампы применяют для общего освещения, облучения, сигнализации и других целей.

Для специальных целей важны такие характеристики газоразрядных ламп как: лампа электрический ток

* яркость и цвет (например, газоразрядные ксеноновые лампы сверхвысокого давления для киноаппаратуры)

* спектральный состав и мощность (газоразрядные ртутно-таллиевые лампы погруженного типа для промышленной фотохимии)

* мощность и идентичность спектрального состава излучения солнечному (газоразрядные ксеноновые лампы в металлической оболочке для имитаторов солнечного излучения)

* амплитудные и временные характеристики излучения (газоразрядные импульсные лампы для скоростной фотографии, стробоскопии и т. д.)

1.3 Газоразрядные лампы высокого давления

В зависимости от химического состава наполнения колбы различают лампы ртутные, натриевые и металлогалогенные.

Ртутные

Ртутные газоразрядные лампы высокого давления смешанного света не требуют пускорегулирующей аппаратуры и применяются, в основном, для освещения улиц и площадей.

Достоинства ламп ДРЛ:

1. Высокая световая отдача (до 55 лм/Вт)

2. Большой срок службы (10000 ч)

3. Компактность

4. Некритичность к условиям окружающей среды (кроме очень низких температур)

Недостатки ламп ДРЛ:

1. Преобладание в спектре лучей сине-зеленой части, ведущее к неудовлетворительной цветопередаче, что исключает применение ламп в случаях, когда объектами различения являются лица людей или окрашенные поверхности

2. Возможность работы только на переменном токе

3. Необходимость включения через балластный дроссель

4. Длительность разгорания при включении (примерно 7 минут) и начало повторного зажигания после даже очень кратковременного перерыва в питания лампы лишь после остывания (примерно 10 мин)

5. Пульсации светового потока, большие чем у люминесцентных ламп

6. Значительное уменьшение светового потока к концу службы

Натриевые

Натриевые лампы высокого давления (ДНаТ) являются одной из самых эффективных групп источников видимого излучения: они обладают самой высокой световой отдачей среди всех известных газоразрядных ламп (100 - 130 лм/Вт) и незначительным снижением светового потока при длительном сроке службы.

Классификация ламп по конструктивному исполнению:

1. В прозрачной цилиндрической внешней колбе с резьбовым цоколем

2. В эллипсоидной (прозрачной или матированной) внешней колбе с резьбовым цоколем

3. В цилиндрической стеклянной или кварцевой колбе с двухсторонней цоколевкой

4. В колбе специальной формы с внутренним отражателем

У ламп с односторонней цоколевкой мощностью до 70 Вт -- цоколь Е27, у ламп 100 Вт и более -- Е40. У ламп с двухсторонней цоколевкой (софитных) -- RX7s.

Продолжительность работы - 10 -15 тыс. часов. Однако чрезвычайно желтый свет и соответственно низкий индекс цветопередачи (Ra=25) позволяют использовать их в помещениях, где находятся люди, лишь в комбинации с лампами других типов.

Газоразрядные натриевые лампы высокого давления используются для промышленного освещения, для освещения улиц и площадей, спортивных сооружений и для прожекторов. Высокая экономичность и золотисто-желтый свет этих газоразрядных ламп высокого давления подходят для этого как нельзя лучше.

Газоразрядные натриевые лампы низкого давления отличаются желтым монохромным светом и высочайшей светоотдачей. Газоразрядные лампы этого типа применяются для уличного освещения в некоторых европейских странах.

Металлогалогенные лампы

Эти лампы являются точечными источниками света большой мощности. На данный момент они обладают максимальной светоотдачей из всех типов ламп. Световой поток в 10 раз больше, чем в обычных лампах накаливания, а срок службы больше в 12 раз.

Маркировка: Д - дуговая, Р - ртутная, И - йодидная

Дуговые металлогалогенные лампы (ДРИ, МГЛ, HMI, HTI)

Внешне металлогалогенные лампы отличаются от ламп ДРЛ отсутствием люминофора на колбе. Они характеризуются высокой световой отдачей (до 100 лм/Вт) и значительно лучшим спектральным составом света, но срок их службы существенно меньше, чем у ламп ДРЛ.

Преимущества:

* Светоотдача в 10 раз(!) больше, чем у обыкновенных ламп.

* Источник света компактен, что позволяет направить световой поток с помощью отражателя. В совокупности с большой светоотдачей это позволяет, например, применив несколько бра, направленных в потолок очень технологично решить задачу создания общего освещения. Это эргономично, т.к. нет направленных в глаза источников света на потолке, и делает простым обслуживание светильников.

* Надежная работа при низких температурах и различных условиях эксплуатации;

* Возможность применять лампы разной цветности.

Недостатки:

* Они не сразу зажигаются (только втечение 30-50 секунд(!) плавно выходят на номинальный уровень свечения), а также, после отключения не включаются снова, пока не остынут, а это может занять несколько минут.

Пожалуй, этот недостаток является основным, и именно он осложняет использование этого типа ламп при решении большинства задач освещения жилых и офисных интерьеров.

Классификация металлогалогенных ламп:

1. По мощности: от 20 до 3500 ватт. Лампы с мощностью превышающей 2000 ватт включаются в сеть с напряжением 380 вольт, остальные (20, 35, 50, 70, 150, 250, 400, 700, 1000 ватт) -- 220 вольт.

2. По цветности: тепло-белого цвета в 3000 кельвинов, до дневного в 6500 кельвинов, а также цветные МГЛ

3. По конструктивному исполнению: двухцокольные - софитные, одноцокольные, и безцокольные.

4. По типу цоколя: Е27, Е40, RX7s, G8.5, G12 и др.

Область применения газоразрядных ламп высокого давления:

* освещение торговых площадей

* гостиниц

* ресторанов

* уличное и дорожное освещение.

2. Механическое и термическое действие электрического тока

Электрический ток - очень опасный и коварный поражающий фактор. Потенциальная опасность усугубляется тем, что органы чувств человека не могут на расстоянии обнаружить наличие тока, а воздействие его наступает внезапно. Риск поражения человека электрическим током составляет 6*10. Электротравматизм принято исчислять в расчёте на 1 млн жителей. В нашей стране этот показатель составляет 8,8 смертельных электротравм на 1 млн жителей страны в год ( в передовых промышленно-развитых странах не более 3). Статистика электротравм показывает, что их число невелико и составляет 3% от общего числа травм на производстве. Однако среди причин смертельных случаев на долю электротравм уже приходится 20-40%.

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него сложное действие, являющееся совокупностью следующих воздействий:

термического (нагрев тканей и биологических сред),

электролитического (разложение крови и плазмы),

биологического (раздражение и возбуждение нервных волокон и других тканей).

Термическое действие тока заключается в нагревании ткани, испарении влаги вызывает ожоги, обугливание тканей и их разрывы паром. Тяжесть термического воздействия тока зависит от величины тока, сопротивления прохождению тока и времени прохождения. По кратковременного действия тока термическая составляющая может быть определяющей в характере и тяжести поражения.

Термическое действие заключается в том, что ток, проходя через тело человека, нагревает его, как и любой проводник, через который он проходит. Для использования этого свойства электрического тока работают электронагревательные приборы.

Механическое воздействие электрического тока может приводить к разрыву тканей в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывного сопряжения с тканевой жидкости и крови; к вывихов, переломов. Действие электрического тока может привести как к травмам, так и к летальным исходам.

2.1 Влияние силы тока на характер поражения человека

Основным поражающим фактором, обусловливающим ту или иную степень поражения человека электрическим током, является сила тока (I=U/cумма R общ.сети).

Для характеристики воздействия электрического тока на человека установлены три критерия:

пороговый ощутимый ток;

пороговый не отпускающий ток;

пороговый фибрилляционный ток.

Ощутимый ток вызывает при прохождении через тело человека ощутимые раздражения (ГОСТ 12.1.009). Они появляются при переменном токе 0,6-1,5 мА с частотой 50 Гц и постоянном - 5-7 мА. Эти величины являются пороговыми ощутимыми токами, т.е. наименьшими значениями, с которых начинается область ощутимых токов.

Не отпускающий ток вызывает при прохождении через тело человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговыми не отпускающими токами являются 10-15 мА для переменного (50 Гц) и 50-60 мА - для постоянного тока. Эти токи вызывают едва переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руку невозможно оторвать от электрода.

Фибрилляционный ток вызывает при прохождении че­рез тело человека фибрилляцию сердца. Пороговыми фибрилляционными токами являются 100 мА переменного (50 Гц) и 300 мА постоянного тока при времени воздей­ствия 1-2 с по пути тока «рука - рука» или «рука - ноги».

Фибрилляцией называются хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, полностью нарушающие ее работу.

Используемый материал

1. А.В Мезенцев « Безопасность жизнедеятельности» (Учебное пособие)

Размещено на Allbest.ru