Изучение поверхности полупроводника с помощью сканирующего электронного микроскопа (стр. 4 из 5)
3. Опір тіла людини. Це змінна величина, що має нелінійну залежність від багатьох факторів, у тому числі, від стану шкіри, параметрів електричного ланцюга, фізіологічних показників та стану навколишнього середовища. Величиною опору людини вважають 1000 Ом. Це значення спостерігається при невідпускаючих струмах. При відсутності струму опір тіла людини 2000-2500 Ом, при смертельному струмі знижується до 700 Ом.
| Залежність опору тіла людини від прикладеної напруги | ||||||
| Струм через людину, мА | 1 | 6 | 65 | 75 | 100 | 250 |
| Прикладена напруга, В | 6 | 18 | 75 | 80 | 100 | 175 |
| Опір тіла людини, Ом | 6000 | 3000 | 1150 | 1065 | 1000 | 700 |
4. Величина прикладеної напруги. Від величини напруги залежить можливість пробою шкіри і зниження опору тіла людини. Пробій верхнього порогового шару шкіри (епідерміса) можливий при напрузі 50 В та вище, а напруга 200 В завжди викликає пробій наружного шару шкіри. Найбільш часто нещасні випадки електротрвматизму відбуваються при напругах 127, 220 та 380 В.
5. Шлях струму у тілі людини. Якщо на шляху струму виявляються життєво важливі органи – серце, легені, головний мозок, то небезпека враження дуже велика, так як струм діє безпосередньо на ці органи. Можливих шляхів струму у тілі людини багато, та самими розповсюдженими є: рука-рука, рука-нога, нога-нога, голова-рука, голова-ноги.
6. Тривалість дії струму на організм людини. Чим коротша дія, тим менша небезпека враження.
7. Індивідуальні особливості людини. Характер дії при одному і тому ж струмі залежить від стану нервової системи та усього організму, від маси людини, її фізичного розвитку.
Основними причинами нещасних випадків від дії електричного струму на даному експериментальному обладнанні можуть бути:
- випадковий дотик або наближення на небезпечну відстань до струмоведучих частин, що знаходяться під напругою;
- поява напруги дотику на металічних конструктивних частинах електрообладнання (корпусах, кожухах та ін.) у результаті пошкодження ізоляції та інших причин.
При наявності можливості одночасного дотику до металічних корпусів обладнання і металоконструкцій приміщення дане лабораторне приміщення потрібно віднести до приміщення з підвищеною небезпекою.
Основними заходами захисту від враження електричним струмом при таких умовах є:
- забезпечення недоступності струмоведучих частин, що знаходяться під напругою, для випадкового дотику;
- електричний розділ мережі;
- усунення небезпеки враження при появі напруги на корпусах, кожухах та інших частинах електрообладнання;
- використання малих напруг;
- захист від небезпеки при переході напруги з вищої сторони на нижчу;
- контроль та профілактика пошкоджень ізоляції.
Усунення небезпеки враження струмом у випадку дотику до корпуса та інших неструмоведучих металевих частин електроустановки, що опинилися під напругою, досягається захисним заземленням, зануленням, захисним відключенням.
Мікроскоп можно підключити до мережі 3*380 Вl або 3*220 ВD або до однофазної мережі 220 В. частота мережі в всіх випадках повинна бути 50 – 60 Гц, коливання Umax ±10%. Потужність, що споживається пристроєм складає 5,5 кВА. Мікроскоп заземлюється за допомогою мережевного кабеля, на пристрої не передбачений заземлюючий зажим.
Рівень напруги в елементах електронного мікроскопа:
· форвакумний насос – 220 В
· дифузіонний насос – 220 В
· катод – 60 кВ (90 кВ)
· підвищуючий трансформатор - 60 кВ (90 кВ)
· управляюча та реєструюча системи – 220 В
Захисне заземлення – це попереднє електричне з`єднання із землею металічних неструмоведучих частин обладнання, які можуть опинитися під напругою внаслідок замикання на корпус та інших причин (індуктивний вплив сусідніх струмоведучих частин, винос потенціалу, розряд блискавки та ін.).
Одним із способів запобігання небезпечних вражень електричним струмом є захисне відключення. Тут використовуються спеціальні пристрої, що забезпечують швидке автоматичне відключення пошкодженої ділянки електричного ланцюга при однофазному замиканні струмоведучих частин на корпусі, доступних для дотику. Виконується захисне відключення у вигляді реле (реле максимального струму, реле напруги та ін.). Захисне відключення – не лише захід техніки безпеки, воно попереджує також аварії обладнання.
Одним із заходів по забезпеченню електробезпеки при експериментальних дослідах є дотримання правил експлуатації лабораторного обладнання.
Виконання усіх перерахованих заходів по забезпеченню електробезпеки при проведенні експериментальних дослідів за допомогою електронного мікроскопа дозволяє уникнути враження електричним струмом під час виконання робіт.
Згідно з ПУЕ лабораторія з електронним мікроскопом відноситься до приміщень з підвищенною небезпекою.
2. ПРИЧИНИ ВИНИКНЕННЯ ПОЖЕЖ ПРИ РОБОТІ З ЕЛЕКТРОННИМ МІКРОСКОПОМ.
Джерелами займання можуть бути електричні іскри, дуги, коротке замикання, струмові перевантаження, перегріті опірні поверхні, несправність обладнання. Окислювачем звичайно служить кисень. Але потужність і тривалість дії цих джерел займання порівняно малі, тому горіння, як правило, не розвивається. Виникнення пожежі в електронних пристроях можливе, якщо використовуються спалимі і важко спалимі матеріали і вироби.
Кабельні лінії електроживлення виконані із спалимого ізоляційного матеріалу, тому є найбільш пожежонебезпечними елементами в конструкціях електрообладнання.
2.1 Причини виникнення короткого замикання (КЗ). Термічна та електродинамічна дія КЗ. Профілактика КЗ.
КЗ виникають в результаті порушення ізоляції частин обладнання, що проводять струм, і зовнішніх механічних пошкоджень в електричних дротах, обмотках двигунів і апаратів. Ізоляція елементів, що проводять струм, може пошкоджуватися при дії на неї високої температури або полум’я, інфрачервоного випромінювання, переходу напруги з первинної обмотки на вторинну, при відсутності волого- і пилезахисту обладнання, при підвищених режимах навантаження (нагрів до високих температур, і як наслідок, при охолоджені конденсується вода) та ін.
Сила струму КЗ може бути від одиниць до сотень кілоампер і залежить від таких факторів: потужності джерела живлення (прямо пропорційно); повного опору елементів кола, включених між джерелом живлення і точкою КЗ; виду короткого замикання (трифазне, однофазне), при однофазних КЗ сила струму мінімальна; часу з моменту виникнення КЗ до відключення КЗ апаратами захисту. Якщо апарати захисту швидкодіючі і особливо струмообмежуючі, тоді КЗ не встигає досягнути максимального значення.
Струми КЗ викликають термічну та електродинамічну дію і супроводжуються різким зниженням напруги в електромережі. Струми КЗ можуть перегріти частини, що проводять струм, і розплавити дроти (температура до 200000 С). Протікання по провіднику тривалого допустимого струму силою (І) пов’язане з виділенням тепла Q (Дж) і кількісно визначається законом Ленца-Джоуля:
де І – сила тривалого допустимого струму, А;
R – активний опір, Ом;
t - час, с.
Час проходження струму КЗ не перевищує декількох секунд або навіть долі секунди і залежить від апаратів захисту (плавких запобіжників, автоматичних вимикачів тощо). При проходженні струму КЗ, сила якого перевищує допустимий струм, температура нагріву дроту різко підвищується і може досягнути небезпечних значень (не враховується відвід тепла в навколишнє середовище, оскільки час проходження струму малий, а все виділене в провіднику тепло йде на його нагрівання).
Два провідники, по яких проходить електричний струм, взаємодіють один з одним. Напрям сили взаємодії визначається напрямом струмом в провідниках. При однаковому напрямі струму електродинамічні сили притягують провідники, при різних – відштовхують. При КЗ в мережі можуть виникати струми, що в десятки і сотні разів перевищують номінальні, тому електродинамічні сили прагнуть деформувати провідники та ізолюючі частини, на яких вони кріпляться.
КЗ супроводжується різким зниженням напруги в електромережах. В результаті виникає частковий або повний розлад електропостачання споживачів.
Профілактика КЗ передбачає такі заходи:
· Правильний вибір, монтаж і експлуатація електричних мереж, електрообладнання;
· Правильний вибір конструкції електрообладнання, способу встановлення і класу ізоляції;
· Електричний захист електричних мереж, електрообладнання (швидкодіючі реле, автоматичні вимикачі, запобіжники).
2.2 Причини виникнення перевантаження та їх профілактика.
При проходженні струму по провідниках виділяється тепло, яке нагріває їх до температур, при яких посилюється окислювальні процеси, на дротах утворюються оксиди, які мають високий опір, в результаті чого збільшується опір контакту і відповідно кількість тепла, що призводить до старіння або руйнування ізоляції. І як наслідок – електричний пробій ізоляції і пошкодження пристою, а при наявності спалимої ізоляції та пожежо- і вибухонебезпечного середовища – пожежа або вибух. Оскільки кожний провідник розрахований на певний струм, збільшення цього струму може призвести до перевантаження.
Причиною перевантаження може бути неправильний розрахунок при проектуванні мереж і схем (занижений переріз дротів, перевантаження радіоелементів, додаткове включення пристроїв до джерел живлення, на які вони не розраховані), зниження напруги в мережі.
Профілактика пожеж від перевантажень:
· При проектуванні необхідно правильно вибирати переріз провідників мереж і схем за допустимою густиною струму, щоб
