SU1005124A1

SU1005124A1 - Method and device for individual protection against electric shock

Info

Publication number: SU1005124A1
Application number: SU813359858A
Authority: SU
Inventors: Владимир Васильевич Шпак
Original assignee: Предприятие П/Я А-3361
Priority date: 1981-11-27
Filing date: 1981-11-27
Publication date: 1983-03-15

Description

Изобретение относитс к технике безопасности и может быть,использовано дл предупреждени электротравматизма при работе вблизи электроустановок .This invention is safety related and may be used to prevent electrical injury when working near electrical installations.

Известны устройства в которых реализован способ индивидуальной защиты от поражени электрическим током , основанный на регистрации ан;тенными датчиками электрической составл ющей электромагнитногб пол электроустановки 1. Devices are known in which a method of individual protection against electric shock is implemented, based on the detection by electrical sensors of an electrical component of an electro-magnetic field 1 by detectors.

Согласно этому способу превьпае ние сигналом установленного порогового значени приводит к включению акустических и оптических сигналов тревош. Таким образом, обслуживающий персонал получает сигнал опасности о превышении допустимой зоны приближени к проводам. Однако обсшуживающий персонал получает только сигнал опасности о критическом приближении к проводам. Дальнейшее решение он должен принимать самосто тельно, что повышает веро тность (миибки. Кроме того, в кажД8м случае приближени к проводам необходимо устанавливать нужную чувствительность регистрирующего средства, соответствующую рабочемуAccording to this method, the overrun by a signal of a predetermined threshold value leads to the activation of acoustic and optical alarms. Thus, the maintenance personnel receives a danger signal about exceeding the permissible zone of approaching the wires. However, the obschuzhivayuschy staff receives only the danger signal of a critical approach to the wires. He should take a further decision on his own, which increases the likelihood (miibki. In addition, in each case of approaching the wires, it is necessary to set the required sensitivity of the recording means corresponding to the working

напр; жению. Это также повышает веро тность ошибки, например, в случае приближени к низковольтной линии электропередачи с загрубленной т; увствительностью сигнализирукхцего устройства. ,Таким образом, недостатком указанного способа вл етс низка , надежность от поражени электрическим TO«OW,for example; to life. It also increases the likelihood of error, for example, in the case of approaching a low-voltage power line with a coarse t; signaling device sensitivity. Thus, the disadvantage of this method is low, the reliability of electric TO "OW,

iqiq

Наиболее близким к пр.едлагаемо-т му изобретению по технической сутцности и достигаемому результату вл етс способ згвдиты от поражени электрическим током, основан15 ный на отключении напр жени с электроприемника, на металлическом корпусе которого воз никло опасное напр жение. Управл ющий сигналThe closest to the proposed proposal of the invention in terms of technical value and the achieved result is a method of defeat from electric shock, based on the disconnection of the voltage from the electrical receiver, on the metal case of which a dangerous voltage appeared. Control signal

на отключение формируетс превышении градиента электрической составл к цей электромагнитного пол , возникак цего 1№жду двум датчиками , выполненными в виде заземпителей , установленного порогового the disconnection is formed by the excess of the electric gradient amounting to the electromagnetic field, arising from one to two sensors, made in the form of instances set by the threshold

25 значени |,2j.25 values |, 2j.

кой способ защиты позвол ет производить:быстрое отключение электроприемника, в. котором нарушено заземление корпуса. ОднакоWhich method of protection allows: fast disconnection of the electric receiver, c. which violated the chassis ground. but

30 в силу специфики метода защитного30 due to the specifics of the protective method

отключени обладает р дом недостатков . Так как в услови х промьпиленного предпри ти трудно электрически изолировать металлический корпус электроприемиика от металлических конструкций -зданий,арматуры, фундаг ментов и др., то возникают ложные отключени неповрежденных электроприемнков , которых избежать невозможно . Ложное отключение электроприемников мешает нормальному функционированию промышленного пред ,.при ти и поэтому способ защитного отключени имеет ограниченное применение .- Кроме того, имеетс множе .ство электроустановок, которые эксп луатируютс без защитных заземленных корпусов (силовые сборки, распределительные коробки, электродвигатели , генераторы и др.) и к ним может быть произведено касание, вследствие чего - электротравма. Таким образом, способ защитного отключени не обеспечивает надежную индивидуальную защиту от поражени электрическим током.shutdown has a number of drawbacks. Since it is difficult to electrically isolate the metal case of electrical receptacle from metal structures, buildings, fittings, foundations, etc. under the conditions of an industrial enterprise, false disconnections of intact electric receivers occur, which cannot be avoided. False disconnection of electrical receivers interferes with the normal operation of the industrial enterprise, and therefore the method of protective disconnection has limited application. In addition, there are many electrical installations that operate without protective grounded shells (power packs, junction boxes, electric motors, generators, etc. .) and they can be touched, as a result of - electric shock. Thus, the method of protective disconnection does not provide reliable individual protection against electric shock.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по технической -сущности и достигаемому результату вл етс устройство индивидуальной защиты от поражени электрическим током, содержащее последовательно соединенные антенный датчик, усилитель, фильтр нижних частот, детектор, пороговый элемент h звуковой сигнализтор . Антенный датчик устройства крепитс непосредственно на человеке, например, на шлеме.При цходе человека в зону действи электрического пол электроустановки на датчике наводитс .ЭДС, котора при достижении порогового значени включает акустический сигнал который предупреждает человека о приближении на опасное рассто ние к част м элекроустановки З.The closest to the proposed invention in terms of technical essence and the achieved result is an individual protection device against electric shock, containing a series-connected antenna sensor, amplifier, low pass filter, detector, threshold element h, a sound alarm. The antenna sensor of the device is attached directly to a person, for example, on a helmet. When a person enters the electric field, the electrical installation on the sensor is induced. EMF that, when the threshold value is reached, turns on an acoustic signal that warns a person of approaching the hazardous part of the electrical installation. .

Недостатком указанного устройства вл етс низка надежность защиты персонала, обслуживающего электроустановки, обусловленна тем, что в результате приближени человека на опасное рассто ние к металлическим част м электроуста-г новки он получает звуковой сигнал, причем окружающий шум может значительно превышать уровень этого сигнала. При этом звуковой сигнал может быть не слышен человеком.Кроме того, после получени звукового сигнала, при низком уровне внешних шумов, необходимо врем дл отвода рук из опасной зоны. Это врем обусловлено скоростью распространени биэлектрических-сигналов в центральной и периферической нервной системе. Врем реакции человека становитс соизмеримым со временем, затрачиваемым на движение руки вThe disadvantage of this device is the low reliability of protection of personnel serving electrical installations, due to the fact that as a result of approaching a person to a dangerous distance to the metal parts of the electrical installation, he receives an audible signal, and the surrounding noise can significantly exceed the level of this signal. In this case, the sound signal may not be heard by a person. In addition, after receiving the sound signal, with a low level of external noise, time is required to move the hands out of the danger zone. This time is due to the propagation speed of the bi-electric signals in the central and peripheral nervous system. The reaction time of a person becomes commensurate with the time spent on the movement of the arm in

сторону электроустановки. Поэтому, прежде чем дойдет команда от центральной нервной системл до мышцы руки на отвод из опасной зоны, может произойти касание рукой частей электроустановки за счет скорости движени руки.electrical installation side. Therefore, before the command from the central nervous system reaches the arm muscle to be withdrawn from the danger zone, the hand may touch the parts of the electrical installation due to the speed of the hand movement.

Цель изобретени - повышение надежности индивидуальной защиты человека , от поражени электрическим током.The purpose of the invention is to increase the reliability of the individual protection of a person against electric shock.

С этой целью согласно способу индивидуальной защиты от поражени электрическим током, включающему измерение градиента электрической составл ющей электромагнитного пол электроустановок при превышении им заданногопорогового значени ,формирование управл клцего сигнала,упрал ющим сигналом длительностью 0,11 мс, частотой следование 30-80 Гц и интенсивностью 10-90 мВт чрезкожно воздействует на мышцы сгибани рук, а в устройство индивидуальной защиты от поражени электрическим током, содержащее последователь .но соединенные антенный датчик, усилитель, фильтр нижних частот, детектор и пороговый элемент, введены электростимул тор, электроды и второй антенный датчик, вход управлени электростимул тора соединен с пороговым элементом, а выход - с электродами, усилитель выполнен дифференциальным и его второй вход соединен с вторым антенным датчиком .To this end, according to the method of individual protection against electric shock, which includes measuring the electric component gradient of the electromagnetic field of electrical installations when it exceeds a predetermined threshold value, generating a control signal with a control signal with a duration of 0.11 ms, a repetition rate of 30-80 Hz and an intensity of 10 -90 mW transcutaneously affects the muscles of the flexion of the arms, and into the individual protection device against electric shock, which contains a series of electronically connected antenna sensors to, an amplifier, a low-pass filter, a detector and a threshold element, an electrostimulator, electrodes and a second antenna sensor, a control input of the electrostimulator, are connected to the threshold element, and an output is connected to electrodes, the amplifier is differential and its second input is connected to the second antenna element. .

На чертеже изображена функциональна схема устройства индивидуальной защиты от поражени электрическим током.The drawing shows a functional diagram of the device for individual protection against electric shock.

Устройство содержит антенные датчики 1, дифференциальный усилитель 2, фильтр 3-нижних частот, детектор 4, пороговый элемент 5,электростимул тор б и электроды 7.The device contains antenna sensors 1, a differential amplifier 2, a 3-low-pass filter, a detector 4, a threshold element 5, an electrostimulator b, and electrodes 7.

Способ осуществл етс следующим образом.The method is carried out as follows.

На кисть руки креп т два антенных датчика 1 таким образом, чтобы рассто ние между ними составл ло З-б см а сами антенные датчики обхватывали кисть и были электрически изолированы от тела. Датчики при помощи экранированного провода соедин ют с входами диф ференциального усилител 2. При введении руки с датчиками 1 в зону действи электромагнитного пол электроустановки выходное напр жение усилител пропорционально разности напр женности электрического пол между двум датчиками 1, т.е. градиенту пал . . Градиент пол в значительной мере меньше зависим от напр жени источника пол , чем напр женность пол в той же точке.Two antenna sensors 1 are attached to the hand in such a way that the distance between them is 3– cm and the antenna sensors themselves are wrapped around the hand and electrically isolated from the body. The sensors are connected to the inputs of the differential amplifier 2 by means of a shielded wire. When the hand with sensors 1 is introduced into the area of the electromagnetic field of the electrical installation, the output voltage of the amplifier is proportional to the difference in voltage of the electric field between the two sensors 1, i.e. gradient fell. . The gradient of the floor is significantly less dependent on the voltage of the source of the floor than the intensity of the floor at the same point.

Выходной сигнал усилител 2 проходит через фильтр 3 нижних частот.The output signal of amplifier 2 passes through a low-pass filter 3.

Это исключает вли ние высокочастотных помех, затем выпр мл етс и сглаживаетс детектором 4 и поступает на вход порогового элемента 5. Зависимость рассто ни между антенными датчиками 1 и источником пол , при котором срабатывает пороговый элемен 5, от напр жени источника пол (при посто нной, чувствительности усилител 2) имеет нелинейный, характер. Это позвол ет работать человеку вблизи электроустановок с различным напр жением на приемлемом безопасном рассто нии без изменени чувствительности усилител 2.This eliminates the effect of high-frequency interference, then is rectified and smoothed by detector 4 and is fed to the input of threshold element 5. The dependence of the distance between antenna sensors 1 and the source of the field, at which the threshold element 5 is triggered, on the source voltage of the field (at a constant , the sensitivity of the amplifier 2) has a non-linear, character. This allows a person to work near electrical installations with different voltages at an acceptable safe distance without changing the sensitivity of the amplifier 2.

Пороговый элемент 5 при срабатываНИИ запускает электростимул тор 6, который через накожные электроды 7 воздействует на мышцы-сгибатели рук, например двухглавую мышцу. Параметры стимулов моделируют импульсы в периферической неврной системе и при воздействии-привод т к безболевому вызванному сокращением мышцы, следствием чего, вл етс движение в локтевом суставе, например, стимулы длйтельнрствю 0,1-1 мс, частотой следовани 30-80 Ец. Интенсивность стимулов, вызывающих движение в суставе , в зависимости от площади элект родов 7 и индивидуальной чувствительности человека может быть в пределах 10-90 мВт,The threshold element 5, when triggered, triggers an electrostimulator 6, which through the skin electrodes 7 acts on the flexor muscles of the hands, for example, the two-headed muscle. The parameters of the stimuli simulate impulses in the peripheral neural system and, when exposed, lead to painless muscle contraction, resulting in movement in the elbow joint, for example, stimuli for 0.1–1 ms, followed by a frequency of 30–80 Etz. The intensity of the stimuli that cause movement in the joint, depending on the area of the electrodes 7 and the individual sensitivity of the person, can be in the range of 10-90 mW,

Подведение руки на опасное рассто ние к электроустановке сразу же приводит к посылке стимулов на мышцусгибатель , вызыва ее сокращение, и человек без активного участи прижимает ее к сеОе, тем сг1кым предохран её от касани поверхности электроустановки и, соответственно, исключаетс возможность электротравмы. Leading a hand to a dangerous distance to an electrical installation immediately leads to sending stimuli to a muscle beater, causing it to shrink, and a person without active participation presses it to her, thereby protecting her from touching the surface of the electrical installation and, accordingly, eliminates the possibility of electrical injury.

Пример 1. ПБИ эксперименталном подведении правой руки, с описанным выше устройством к силовой сборке СП-8 напр жением 380 В произошло срабатывание порогового элемента и, соответственно, вызванное электростимул цией быстрое прижатие руки к ту- ловищу на рассто ние 40 см от токонесущих , частей до пальцев руки. Эксперимент повтор лс 7 раз и во всех случа х происходили идентичные прижати руки к туловищу. Разброс рассто ний составл л i3 см.Example 1. An experimental right-handed PBI, with the above-described device for a power assembly SP-8 with a voltage of 380 V, a threshold element was triggered and, accordingly, a rapid pressing of the arm to the body at a distance of 40 cm from the current-carrying parts caused by electrostimulation to the fingers. The experiment was repeated 7 times and in all cases identical hands were pressed against the body. The scatter of distances was i3 cm.

Пример 2. При экспериментальном подведении правой руки с описанным выше устройством к распределительной коробке силовой сети напр жением 220 В срабатывание порогового элемента и прижатие руки к туловищу в 5-ти повтор ющихс случа х . происходило при рассто нии см. Чувствительность усилител оставалас такой же как и В примере 1.Example 2. When experimenting with the right hand with the device described above to a power distribution box with a voltage of 220 V, the triggering of the threshold element and pressing the arm to the body in 5 repetitive cases. occurred at a distance of cm. The sensitivity of the amplifier remained the same as in Example 1.

Описанный способ индивидуальной защиты от поражени электрическим током, осуществл емый устройством The described method of individual protection against electric shock by the device

дл этих целей, позвол ет предупредить случаи электротравматизма при касании руками токонесущих; частей электроустановок. Важность защиты от касани руками электроустановок заключаетс в той, что из дес ти стандартных петель тока, ведущих к злектротравме, дев ть проходит через руки. Таким образом, гарантированное и быстрое прижатие руки к туловищу вследствие воздействи электрическими стимулами непосредственно на исполнительные органы человека - 1 йгшцы рук в случае опасного приближени к электроустановке повышает надежность индивидуальной защиты от поражени электрическим током. Описанный способ перспек тивен при работе вблизи электроустановок с напр жениемДО,ДООО В. Согласно статистическим данным 82,8% случаев электротравм из общего числа происходит на электроустановках напр жением до 1000 В. Однако , при необходимости, описанный способ благодар использованию в качестве информативного параметра градиента пол ,может быть успешно применен дл индивидуальной защиты при работе с электроустановками напр жением выше 1000 В. При этом нет необходимости к перестройке чувствительности усилител устройства . .for these purposes, it allows to prevent cases of electrical injury when hands touch current-carrying; parts of electrical installations. The importance of protecting hands from electrical installations lies in the fact that out of ten standard current loops leading to electrical injury, nine pass through hands. Thus, guaranteed and quick pressing of the hand to the body due to the impact of electrical stimuli directly on the executive organs of the person - 1 hand joints in the event of a dangerous approach to the electrical installation increases the reliability of individual protection against electric shock. The described method is promising when working near electrical installations with voltage DOOO, DOOO V. According to statistical data, 82.8% of cases of electrical injuries out of the total occur on electrical installations with voltage up to 1000 V. However, if necessary, the described method due to the use of the gradient as an informative parameter field, can be successfully applied for individual protection when working with electrical installations with voltage above 1000 V. There is no need to re-adjust the sensitivity of the device amplifier. .

Claims

1. A method of individual protection against electric shock, including measurement of the gradient of the electric component of an electrical: magnetic field of electrical installations and when it exceeds a predetermined threshold value, the formation of a control signal, characterized in that, in order to increase the reliability of protection, the control signal of duration 0.1–1 ms of the following frequency 30–80 Hz with an intensity of 10–90 mW transcutaneously affect the muscles of the flexion of the arms.

2. An individual protection device against electric shock, containing a series-connected antenna sensor, amplifier, low pass filter, detector and threshold,

element distinguished with

the fact that, in order to increase the protection level, an electrostimulator, electrodes and a second antenna sensor were introduced into it, the control input of the electrostimulator was connected to the threshold element, and the output to electrodes,

the amplifier is made differential and its second input is connected to the second

Antenna sensor.

Sources of information taken into account in the examination

1, USSR Author's Certificate 635503, cl. G 08 B 23/00, 1977 ,.

2. Manoilov VB Basics of electrical safety. L., Energie, 1976, p. 257 (prototype).

3. US patent 3309690, class 340-258, opuvlik. 1966 (prototype).