Tiêu chuẩn quốc gia TCVN 9621-2:2013 Ảnh hưởng của dòng điện lên người và gia súc – Phần 2: Khía cạnh đặc biệt

• Số hiệu: TCVN9621-2:2013
• Loại văn bản: Tiêu chuẩn Việt Nam
• Nơi ban hành: ***
• Người ký: ***
• Ngày ban hành: Năm 2013

Đột biến dòng điện trong chuỗi các đột biến cách nhau ngắn hơn 1 s, trong trường hợp đột biến dòng điện đầu tiên thuộc vùng AC-3 hoặc DC-3 trên Hình 20 hoặc Hình 22	Ví dụ về ước lượng ngưỡng rung tâm thất sau mỗi đột biến dòng điện trong chuỗi đột biến %
Đột biến dòng điện đầu tiên Đột biến dòng điện thứ hai Đột biến dòng điện thứ ba Đột biến dòng điện thứ tư Đột biến dòng điện thứ năm Đột biến dòng điện thứ sáu Đột biến dòng điện thứ bảy và các đột biến dòng điện tiếp theo	100 65 42 27 18 12 10 hoặc thấp hơn

9.2.2. Ví dụ 1

Xem xét chuỗi bốn xung chữ nhật (xem Hình 14) của dòng điện một chiều đi qua cơ thể người từ bàn tay trái xuống hai chân, trong đó mỗi xung có độ lớn là 100 mA đỉnh và khoảng thời gian là 0,01 s. Giả sử các xung cách nhau "thời gian nghỉ" 0,5 s. Trong ví dụ này, ta sẽ xác định liệu có rủi ro rung tâm thất khi dòng điện xung chạy từ dưới lên (bàn chân là cực dương) đi qua cơ thể.

Hình 14 - Bốn xung chữ nhật liên tiếp của dòng điện một chiều

Theo Hình 22 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1), mỗi xung 0,01 s, 100 mA bản thân nó không gây ra các ảnh hưởng sinh lý có hại (vùng DC-2). Bốn xung cách nhau 0,5 s này nếu có thể có các ảnh hưởng tích lũy nhất có thể dự kiến thì đó là giảm ngưỡng rung tâm thất, xung thứ tư và là xung cuối cùng có thể có ngưỡng chỉ còn bằng 27 % của 500 mA, nghĩa là 135 mA. Do đó, khó có thể tin rằng các xung trong chuỗi này sẽ có thể gây ra nhiễu loạn leo thang thành tình trạng nguy hiểm, cho dù các đột biến dòng điện chỉ cách nhau 0,5 s. Rủi ro rung tâm thất trong trường hợp này có thể được coi là thấp.

Xem xét chuỗi bốn xung chữ nhật khác (xem Hình 15) của dòng điện một chiều đi theo cùng hướng (bàn chân là cực dương) qua cơ thể người, giữa bàn tay trái và cả hai bàn chân.

Hình 15 - Chuỗi bốn xung chữ nhật của dòng điện một chiều

Mỗi xung có cùng độ lớn là 100 mA giá trị đỉnh, nhưng khoảng thời gian của từng xung được tăng lên thành 1 s. Khoảng cách giữa các xung vẫn là 0,5 s. Có rủi ro rung tâm thất hay không?

...

...

...

Cuối cùng, xem xét chuỗi bốn xung chữ nhật khác của dòng điện một chiều đi theo cùng hướng (bàn chân là cực dương) qua cơ thể người giữa bàn tay trái và cả hai bàn chân. Mỗi xung có độ lớn 100 mA đỉnh và khoảng thời gian kéo dài 1 s, nhưng khoảng thời gian giữa các xung là 1 s thay vì 0,5 s (xem Hình 16). Trong ví dụ này, ta sẽ xác định liệu có rủi ro rung tâm thất.

Hình 16 - Chuỗi bốn xung chữ nhật của dòng điện một chiều

Theo Hình 22 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1), bản thân mỗi xung đều có khả năng gây ra các nhiễu loạn có thể phục hồi trong tim (vùng DC-3), nhưng khoảng thời gian 1 s giữa các xung cho phép các nhiễu loạn mất đi trước khi xung tiếp theo trong chuỗi xuất hiện. Do đó, có ít hoặc không có ảnh hưởng tích lũy và rủi ro rung tâm thất trong chuỗi xung này là thấp.

9.2.3. Ví dụ 2

Nếu xem xét luồng liên tục của dòng điện một chiều gián đoạn có chu kỳ làm việc là 50 %, thì khả năng là nhiều hơn trong việc xảy ra rung tâm thất được ước lượng đối với luồng xung này so với khả năng xảy ra rung tâm thất đối với một xung chữ nhật đơn lẻ không lặp lại có cùng khoảng thời gian như một trong các xung trong luồng xung.

Theo Hình 20 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1), dòng điện xoay chiều hình sin liên tục, ví dụ như giá trị hiệu dụng 200 mA hoặc giá trị đỉnh 283 mA có khả năng gây rung tâm thất ở một mức cụ thể. Theo quan sát của Kouwenhoven [18] mà đã thực hiện so sánh khả năng xảy ra rung tâm thất đối với dòng điện xoay chiều hình sin và dòng điện một chiều gián đoạn với cùng tần số cơ bản là 60 Hz, thì tỷ số của biên độ của một chuỗi xung liên tục các xung một chiều có cùng khả năng xảy ra rung tâm thất và là 1,7/1. Tỷ số này giữa các ngưỡng rung tâm thất đo được của dòng điện xoay chiều và dòng điện một chiều gián đoạn bằng cách đặt trực tiếp dòng điện lên tim của một con chó (1,06 mA giá trị đỉnh/0,62 mA giá trị đỉnh = 1,7). Dòng điện một chiều gián đoạn gây ra rung tâm thất ở mức độ thấp hơn dòng điện xoay chiều hình sin.

Theo Hình 20 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1), khả năng xảy ra rung tâm thất đối với một xung chữ nhật đơn lẻ không lặp lại của dòng điện một chiều có khoảng thời gian bằng một nửa thời gian của loạt xung lặp lại tần số 60 Hz ((1/60)/2 = 8,3 ms) là cao hơn khoảng mười lần đối với dòng điện xoay chiều hình sin liên tục.

Do đó tỷ số giữa khả năng xảy ra rung tâm thất đối với một xung đơn lẻ trong khoảng thời gian 8,3 ms và đối với chuỗi xung 60 Hz có chu kỳ làm việc 50 % (cùng hình dạng chữ nhật và cùng khoảng thời gian) là khoảng 1/(2 830 mA/166 mA) = 1/17. Sự chênh lệch đáng kể này giữa khả năng xảy ra rung tâm thất là do ảnh hưởng tích lũy của các xung lên tim khi xuất hiện liên tiếp dồn dập nhiều xung.

...

...

...

10.1. Quy định chung

Điều này thảo luận về ảnh hưởng của dòng điện qua cơ thể người khi cơ thể ngập trong nước có các mức độ dẫn điện khác nhau. Tần số dòng điện xoay chiều hình sin 50/60 Hz và dòng điện một chiều được thảo luận, nhưng ảnh hưởng của các tần số khác có thể ước tính được bằng cách áp dụng thông tin được cho trong các phần khác của TCVN 9621 (IEC 60479).

CHÚ THÍCH 1: Nếu không có quy định nào khác, thì điện áp và dòng điện là dạng hình sin và các giá trị được biểu thị dưới dạng giá trị hiệu dụng.

CHÚ THÍCH 2: Trong tiêu chuẩn này, thuật ngữ "nước" được sử dụng để mô tả nước tinh khiết cũng như các dung dịch nước tinh khiết có muối và các tạp chất khác trong dung dịch.

10.2. Điện trở suất của dung dịch nước và của cơ thể người

Nước tinh khiết về bản chất là không dẫn điện, nhưng trong trường hợp các tạp chất như muối được cho thêm vào nước, điện trở suất của dung dịch có thể giảm đáng kể. Bảng 2 cho thấy giá trị của điện trở suất đối với các ví dụ về dung dịch nước điển hình mà người có thể ngập một phần hoặc hoàn toàn trong đó.

Bảng 2 - Điện trở suất của dung dịch nước [21]

Dung dịch nước

Điện trở suất

...

...

...

Nước mưa

Nước cứng "tiêu chuẩn"

Nước vòi (Mỹ)

Nước giặt (nước máy có cho thêm chất tẩy)

"Nước bể bơi"

Nước muối (bình thường) đẳng trương

Nước biển (Đại Tây Dương, gần New York)

254 đến 420 000

1 780

...

...

...

520

300

60

22

CHÚ THÍCH: Giá trị dẫn điện trong bảng này là xấp xỉ đối với các dung dịch ở nhiệt độ phòng và sẽ thay đổi theo các biến đổi nhiệt độ.

Khi cơ thể người ngập trong nước có dòng điện đi qua, đường đi của dòng điện qua nước bị ảnh hưởng bởi điện trở suất tương đối giữa cơ thể vốn không đồng nhất và nước. Nếu nước có điện trở suất nhỏ hơn điện trở suất của cơ thể ngập trong nước (ví dụ như nước biển), một số lượng lớn dòng điện lẽ ra chạy qua nước bị cơ thể chiếm chỗ sẽ chạy vòng qua cơ thể thay vì chạy qua nước. Tuy nhiên, nếu nước có điện trở suất lớn hơn cơ thể (ví dụ như nước trong hồ nước ngọt), thì một phần lớn hơn của dòng điện sẽ đi theo đường có điện trở nhỏ nhất và "tập trung" qua cơ thể. Sự có mặt của cơ thể làm biến dạng trường điện và đường đi của dòng điện trong nước. Sự biến dạng của trường điện và đường đi của dòng điện sẽ là nhỏ nhất khi điện trở suất của nước gần bằng với điện trở suất của các bộ phận cơ thể chiếm chỗ trong nước. Tuy nhiên, do cơ thể là không đồng nhất nên sự có mặt của cơ thể trong nước luôn làm biến dạng trường điện và đường đi của dòng điện ở mức độ nào đó.

Cường độ của trường điện (tính bằng V/cm) bằng với điện trở suất (tính bằng W.cm) nhân với mật độ dòng điện (tính bằng A/cm^2). Do đó, đối với hai đường song song có cùng trường điện đi qua chúng, đường đi có điện trở suất thấp hơn sẽ tương ứng mang mật độ dòng điện cao hơn.

Bảng 3 đưa ra các giá trị xấp xỉ của điện trở suất đối với các ví dụ về các bộ phận khác nhau trên cơ thể người ở nhiệt độ bình thường của cơ thể [22], [23]. Giá trị áp dụng cho tần số thấp, dòng điện xoay chiều hoặc một chiều.

Bảng 3 - Điện trở suất của các mô cơ thể người

...

...

...

Điện trở suất

W.cm

Máu

Dịch não tủy

Cánh tay (phần cơ thể)

Cơ hệ vận động

Cổ (phần cơ thể)

Ngón tay và bàn tay (phần cơ thể)

Ngực (phần cơ thể)

...

...

...

Não

Đầu (phần cơ thể)

Cơ tim

Xương

62,9*

64,6

160

240

280

...

...

...

375 - 455

415

588

840

925 - 1 150

16 000

* Giá trị này áp dụng cho huyết tương không có các tế bào trong mẫu. Khi tăng số lượng tế bào trong mẫu, điện trở suất tăng đến giá trị cao gần bằng 300 W.cm.

CHÚ THÍCH: Cơ thể người không đồng nhất theo kết cấu và do đó cũng không đồng nhất về điện trở suất. Các giá trị cho trong bảng, đặc biệt đối với các phần cơ thể, cần được coi là giá trị "trung bình".

10.3. Dòng điện dẫn qua cơ thể người ngập trong nước

...

...

...

Nếu nguồn điện có trở kháng đầu ra cao so với trở kháng của từng tuyến của cơ thể và của nước mà cơ thể ngập trong đó thì nguồn hoạt động giống như một nguồn dòng không đổi. Trong trường hợp này, độ lớn của dòng điện tổng từ nguồn chảy qua cơ thể người và nước được xác định bằng điện áp nguồn chia cho trở kháng nguồn. Trở kháng bên ngoài nguồn là thấp so với trở kháng nguồn và ít có ảnh hưởng. Dòng điện trong nước phân chia giữa cơ thể và các tuyến dòng điện xung quanh cơ thể. Phần lớn dòng điện đi qua các tuyến có điện trở nhỏ nhất. Trong trường hợp cực đoan, nếu nước là chất dẫn điện hoàn hảo thì cơ thể ngập trong nước sẽ không dẫn điện vì tất cả các dòng điện sẽ chạy vòng bên ngoài cơ thể để qua nước có tính dẫn điện cao. Trong trường hợp cực đoan khác, nếu nước có điện trở rất cao thì khi đó, hầu như toàn bộ dòng điện trong nước sẽ tập trung đi qua cơ thể.

Bảng 4 minh họa một cách định tính ảnh hưởng qua lại giữa điện trở suất của dung dịch nước (so với điện trở suất của cơ thể ngập trong nước), và đặc tính trở kháng của nguồn điện (trở kháng nguồn so với trở kháng của dung dịch và cơ thể ngập trong nước).

Bảng 4 - Ảnh hưởng qua lại giữa điện trở suất của dung dịch nước và đặc tính trở kháng của nguồn điện

Dung dịch có điện trở suất cao

Dung dịch có điện trở suất thấp

Nguồn điện áp không đổi (trở kháng nguồn thấp so với trở kháng tương đương của cơ thể ngập trong nước với nước)

Dòng điện qua cơ thể được xác định bởi điện áp nguồn và trở kháng của cơ thể "mắc nối tiếp" với nước ở giữa người và các điện cực. Điện trở suất của nước càng cao mắc nối tiếp với cơ thể thì dòng điện qua cơ thể càng ít

Dòng điện qua cơ thể được xác định bởi điện áp nguồn và trở kháng của cơ thể "mắc nối tiếp" với nước ở giữa cơ thể và các điện cực. Điện trở suất của nước càng thấp mắc nối tiếp với cơ thể thì dòng điện qua cơ thể càng nhiều

...

...

...

Dòng điện tổng được xác định bằng cách lấy điện áp nguồn chia cho trở kháng nguồn. Dòng điện qua cơ thể được xác định bằng trở kháng tương quan của cơ thể ngập trong nước và nước "mắc song song với" cơ thể. Điện trở suất của nước càng cao thì càng có nhiều dòng điện đi qua cơ thể

Dòng điện tổng được xác định bằng cách lấy điện áp nguồn chia cho trở kháng nguồn. Dòng điện qua cơ thể được xác định bằng trở kháng tương quan của cơ thể ngập trong nước và nước "mắc song song với" cơ thể. Điện trở suất của nước càng thấp thì càng có ít dòng điện đi qua cơ thể

10.4. Ảnh hưởng sinh lý của dòng điện qua cơ thể bị ngập trong nước

Sự cảm nhận và phản ứng giật mình ít có khả năng xảy ra khi cơ thể bị ngập hoàn toàn trong nước. Với cơ thể ngập hoàn toàn và dẫn điện, mật độ dòng điện qua da thường thấp ngay cả khi dòng điện tích lũy trong cơ thể và chạy qua một phần mô bên trong cơ thể (cơ, máu, dây thần kinh, v.v...) có thể là đáng kể. Do mật độ dòng điện thấp trong da, mức độ có hại của dòng điện có thể chạy qua các bộ phận bên trong của người ngập trong nước mà không có cảm giác thường được kết hợp với việc điện giật.

Ảnh hưởng sinh lý của dòng điện qua cơ thể bao gồm cả co cứng cơ (sự bất động) có thể là đặc biệt nguy hiểm khi cơ thể bị ngập trong nước vì nó có thể cản trở khả năng bơi của con người, hoặc có thể cản trở khả năng giữ đầu cao hơn mặt nước. Sự can thiệp vào hệ điều khiển bình thường của các cơ có thể dẫn tới chết đuối.

Rung tâm thất có thể xảy ra khi dòng điện có độ lớn đáng kể chạy qua cơ thể vào vùng tim. Hướng của cơ thể đối với trường điện dưới nước không nhất thiết phải cố định và có thể thay đổi liên tục. Do đó, phải giả sử rằng dòng điện có thể đi vào và ra khỏi cơ thể theo cách có thể làm tăng mật độ dòng điện trong tim và có thể chảy theo hướng bất lợi nhất. Ví dụ như, dòng điện có thể chạy trực tiếp vào ngực và đi ra qua tay trái, tùy thuộc vào vị trí của cơ thể đối với điện cực trong nước.

Một người ngập trong một khối nước, khối nước này cách điện với đất và được đưa lên điện thế cao so với đất bởi một nguồn điện, nhưng trong trường hợp không có chênh lệch về điện thế trong nước (không có trường điện trong nước), thì có thể không có dòng điện qua cơ thể cho đến khi người đó ra khỏi nước nước và chạm vào bộ phận dẫn được nối đất. Trong trường hợp này, dòng điện sẽ chạy từ nước đi vào cơ thể qua vùng da có diện tích da lớn ngập trong nước và đi ra qua chi chạm hoặc bám bộ phận được nối đất. Người này có thể không có khả năng thả tay ra khỏi bộ phận đó và nếu dòng điện qua thân là đủ lớn, thì dòng điện này có thể cản trở hô hấp hoặc gây rung tâm thất.

Tổn thương do bỏng điện ít có khả năng xảy ra khi cơ thể bị ngập trong nước vì nước làm mát da.

Nếu một người ngập hoàn toàn trong nước, dòng điện chạy qua đầu có thể gây ra một số ảnh hưởng sinh lý khác [24]. Dòng điện nhỏ có thể gây cảm giác tê tê hoặc như bị kim châm trên da. Dòng điện lớn hơn có thể gây kích thích cơ mặt. Dòng điện lớn hơn nữa có thể gây kích thích các dây thần kinh thị giác tạo ra đom đóm mắt. Đom đóm mắt là hình ảnh thị giác của ánh sáng được tạo bởi các tác nhân kích thích bên ngoài không liên quan đến ánh sáng - trong trường hợp này là dòng điện. (Áp lực cơ khi đặt lên mắt đã nhắm lại cũng có thể tạo ra đom đóm mắt) Mặc dù bản thân đom đóm mắt không có hại, nhưng chúng có thể làm người chưa kịp đề phòng bị sợ hãi, và có thể gây ra phản ứng thiếu suy nghĩ hoặc thậm chí phản ứng hoảng loạn, điều này có thể dẫn đến các nguy hiểm khác kể cả chết đuối. Các ảnh hưởng trực tiếp của dòng điện là có thể đảo ngược ngay tức thời khi dòng điện ngừng; tuy nhiên, dòng điện cao hơn có thể gây đau ở phần cao hơn trên mặt. Vết đau này có thể đảo ngược sau vài phút đến vài giờ. Cảm giác cân bằng có thể bị ảnh hưởng bởi các dòng điện này. Ảnh hưởng này có thể đảo ngược nhưng có thể kéo dài đến vài ngày.

...

...

...

Ngưỡng dòng điện có ảnh hưởng sinh lý đối với cơ thể người ngập trong nước không phải là giá trị duy nhất. Có rất nhiều biến đổi có thể làm thay đổi liên tục trở kháng của cơ thể và thay đổi liên tục từng đường đi và độ lớn của dòng điện theo từng đường khi cơ thể di chuyển tương đối với các điện cực nguồn trong nước. Các giá trị sau đây đã được sử dụng làm các giới hạn dòng điện về phía an toàn cho các ứng dụng trong trường hợp cơ thể người ngập trong nước có điện trở suất thấp. Các thử nghiệm để xác định các giá trị này được thực hiện với nước có điện trở suất 22 W.cm, thể hiện nước biển được chuẩn bị bằng cách pha thêm NaCI vào nước máy [25].

Nói chung, nếu dòng điện vượt quá 5 mA ở tần số 50/60 Hz đi vào và chảy qua cơ thể của người ngập trong nước, dòng điện có thể dẫn đến co cứng cơ bắp mà hiện tượng này có thể cản trở khả năng bơi, cản trở hô hấp hoặc thậm chí là gây rung tâm thất. Với một người bị ngập trong nước, dòng điện có thể đi trực tiếp từ nước vào ngực, mà không cần qua các chi. Hơn nữa, việc duy trì khả năng điều khiển các cơ là quan trọng để có thể tránh khỏi chết đuối. Giá trị 5 mA không liên quan đến đường cong b trên Hình 20 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1). Các điều kiện ngập trong nước khác với hoàn cảnh điện giật điển hình và áp dụng các xem xét khác.

Điện trở 50 W đôi khi được quy định để đo dòng điện nhận được từ các nguồn điện có trở kháng đầu ra cao dưới nước. Tuy nhiên, giá trị này có thể là quá cao không phù hợp với mô hình trở kháng của cơ thể. Điều này trở nên quan trọng khi nguồn có trở kháng đầu ra thấp. Trong trường hợp này, giá trị của mô hình trở kháng cơ thể ảnh hưởng nhiều hơn tới dòng điện lên phạm vi rộng và cần phải thể hiện chính xác hơn cơ thể.

Khi dòng điện 5 mA đi vào cơ thể trẻ em qua vùng ngực có thể xuất hiện mật độ dòng điện 30 mA/cm^2 ở tần số 50/60 Hz.

10.6. Giá trị điện áp an toàn về bản chất

Theo thông lệ, các tiêu chuẩn sản phẩm đều giới hạn dòng điện thay vì giới hạn điện áp trong các ứng dụng như bể bơi và thẩm mỹ viện nơi mà có việc ngâm cơ thể trong nước. Nếu quy định giá trị điện áp an toàn về bản chất thì điện áp này sẽ phải rất thấp, có thể chỉ cỡ vài vôn, do có thể tồn tại các đường đi có trở kháng rất thấp qua cơ thể ngập nước.

11. Ảnh hưởng của dòng điện xung đơn một chiều trong khoảng thời gian ngắn

11.1. Quy định chung

Dòng điện xung đơn một chiều trong khoảng thời gian ngắn ở dạng xung chữ nhật và xung hình sin hoặc phóng điện tụ điện có thể là nguồn nguy hiểm trong trường hợp hỏng cách điện của thiết bị điện có chứa các linh kiện điện tử hoặc trong trường hợp tiếp xúc với bộ phận mang điện của thiết bị đó. Do đó, điều này là quan trọng để thiết lập các giới hạn nguy hiểm đối với các kiểu dòng điện này.

...

...

...

11.2. Ảnh hưởng của dòng điện xung một chiều trong khoảng thời gian ngắn

11.2.1. Dạng sóng

Hình 17 biểu diễn hình dạng của dòng điện xung chữ nhật, xung hình sin và đối với phóng điện tụ điện. Độ lớn dòng điện dưới đây phải được phân biệt:

I_DC = độ lớn của dòng điện có xung chữ nhật,

I_ACrms = giá trị hiệu dụng của dòng điện xung hình sin,

I_AC(p) = giá trị đỉnh của dòng điện xung hình sin,

I_crms = giá trị hiệu dụng của dòng điện phóng điện tụ điện trong thời gian 3T,

I_C(p) = giá trị đỉnh của phóng điện tụ điện.

CHÚ THÍCH: Nếu U_e là điện áp của tụ điện tại thời điểm bắt đầu phóng điện qua cơ thể người và R_e là điện trở ban đầu của cơ thể thì I_C(p) được xác định bằng:

...

...

...

Hình 17 - Các dạng của dòng điện xung chữ nhật, xung hình sin và phóng điện tụ điện

11.2.2. Xác định năng lượng riêng gây rung tâm thất F_e

Xác định năng lượng riêng gây rung tâm thất F_e đối với các dạng sóng khác nhau được đề cập trong điều này.

a) đối với xung chữ nhật:

b) đối với xung hình sin:

c) đối với phóng điện tụ điện có hằng số thời gian T:

...

...

...

Hình 18 so sánh các độ lớn dòng điện đối với xung chữ nhật, xung hình sin và phóng điện tụ điện với hằng số thời gian T có cùng năng lượng riêng gây rung tâm thất F_e và cùng thời gian điện giật t_i. Trong trường hợp này, tồn tại hệ thức sau:

CHÚ THÍCH: Hệ thức  được suy ra như sau:

Hình 18 - Xung chữ nhật, xung hình sin và phóng điện tụ điện có cùng năng lượng riêng gây rung tâm thất và cùng thời gian giật điện

11.3. Ngưỡng cảm nhận và ngưỡng đau đối với phóng điện tụ điện

...

...

...

Ngưỡng đau tính bằng năng lượng riêng nằm trong khoảng từ 50 đến 100x10^-6 A^2S đối với các tuyến dòng điện đi qua các chi và vùng tiếp xúc lớn.

   Vùng A                       Ngưỡng cảm nhận

              Đường cong B            Ngưỡng đau điển hình

CHÚ THÍCH: Trục tréo được chia độ đối với điện dung (C) và năng lượng (W). Từ giao điểm các tọa độ điện áp nạp và điện dung, có thể đọc được điện tích và năng lượng của xung trên các trục tương ứng.

Hình 19 - Ngưỡng cảm nhận và ngưỡng đau đối với dòng điện sinh ra do tụ điện phóng điện (bàn tay khô, vùng tiếp xúc lớn)

11.4. Ngưỡng rung tâm thất

11.4.1. Quy định chung

Ngưỡng rung tâm thất phụ thuộc vào hình dạng, khoảng thời gian và độ lớn của dòng điện xung. Pha của tim khi xung bắt đầu, đường đi của dòng điện trong cơ thể người và phụ thuộc vào đặc tính sinh lý của người.

...

...

...

- đối với các xung có thời gian tồn tại ngắn và năng lượng xung tương đối thấp, nói chung rung tâm thất chỉ xảy ra nếu xung rơi vào trong giai đoạn dễ bị tổn thương của chu kỳ tim.

CHÚ THÍCH: Với các xung năng lượng cao xảy ra bên ngoài giai đoạn dễ bị tổn thương, hiện tượng rung tâm thất cũng có thể xuất hiện thậm chí sau hiện tượng ban đầu đến nhiều phút.

- điện tích riêng gây rung tâm thất F_q hoặc năng lượng riêng gây rung tâm thất F_e xác định sự bắt đầu của rung tâm thất đối với xung một chiều trong khoảng thời gian điện giật ngắn hơn 10 ms.

Ngưỡng rung tâm thất được biểu diễn trên Hình 20. Với xác suất gây ra rung tâm thất là 50 %, F_q ở khoảng 0,005 As và F_e tăng từ khoảng 0,01 A^2s ở thời gian tồn tại xung t_i = 4ms đến 0,02 A^2s đối với t_i = 1 ms.

Dòng điện cơ thể I_{B rms} ® mA

Các đường cong chỉ ra xác suất rung đối với dòng điện chạy qua cơ thể từ bàn tay trái xuống cả hai chân. Đối với các đường đi của dòng điện khác, xem 5.9 trong TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1).

Dưới C₁:

không rung;

...

...

...

rủi ro rung tâm thất thấp (xác suất đến 5 %);

Trên C₂ lên đến C₃:

rủi ro rung tâm thất trung bình (xác suất đến 50 %);

Trên C₃:

rủi ro rung tâm thất cao (xác suất lớn hơn 50 %)

Hình 20 - Ngưỡng rung tâm thất

11.4.2. Ví dụ

Hai ví dụ được đưa ra nhằm giải thích việc ứng dụng trong thực tế các mối liên quan được mô tả trong điều này. Ví dụ đầu tiên đề cập về phóng điện tụ điện với hằng số thời gian T = 1 ms và thời gian điện giật t_i = 3T = 3 ms và nằm trong phạm vi của tiêu chuẩn này. Trong ví dụ thứ hai, hằng số thời gian T = 10 ms, nghĩa là t_i = 30 ms điều này có nghĩa là giới hạn đối với rung tâm thất là các giới hạn được cho trên Hình 20 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1).

Ví dụ 1

...

...

...

Tụ điện C = 1 mF, điện áp nạp 10 V, 100 V, 1 000 V và 10 000 V.

Đường đi của dòng điện: bàn tay đến bàn chân, điện trở ban đầu của cơ thể được giả thiết là R_i = 1 000 W2)

Hằng số thời gian T = 1 ms, nghĩa là thời gian điện giật t_i = 3T = 3 ms

Năng lượng riêng gây rung tâm thất

Ảnh hưởng của điện giật

Điện áp nạp U_e

V

10

100

...

...

...

10 000

Dòng điện phóng điện

Giá trị đỉnh I_C(p)(A)

0,01

0,1

1

10

Giá trị hiệu dụng của dòng điện phóng điện (A)

...

...

...

0,041

0,41

41

Điện tích riêng Fq (As)

0,01 x 10^-3

0,1 x 10^-3

10^-3

10 x 10^-3

Năng lượng phóng điện W_c (Ws)

...

...

...

5 x 10^-3

0,5

50

Năng lượng riêng gây rung tâm thất F_e

(R_i=1 000 W) (A^2s)

0,05 10^-6

5 x 10^-6

0,5 x 10^-3

50 x 10^-3

...

...

...

Nhẹ

Khó chịu

Đau

Có nhiều khả năng rung tâm thất

Ví dụ 2

Ảnh hưởng của phóng điện tụ điện lên cơ thể người:

Tụ điện C = 20 mF, điện áp nạp 10 V, 100 V, 1 000 V và 10 000 V.

Đường đi của dòng điện: bàn tay-thân, điện trở ban đầu của cơ thể giả thiết là R_i = 500 W3).

Hằng số thời gian T = 10 ms, nghĩa là khoảng thời gian điện giật t_i = 3T = 30 ms4).

...

...

...

Ảnh hưởng của điện giật

Điện áp nạp U_e

V

10

100

1 000

10 000

Dòng điện phóng điện

Giá trị đỉnh I_C(p)(A)

...

...

...

0,2

2

20

Giá trị hiệu dụng của dòng điện phóng điện (A)

0,008

0,08

0,8

8

...

...

...

0,2 x 10^-3

2 x 10^-3

20 x 10^-3

200 x 10^-3

Năng lượng phóng điện W_c (Ws)

10^-3

0,1

10

1 000

...

...

...

(R_i= 500 W) (A^2s)

-

-

-

-

Ảnh hưởng sinh lý

Nhẹ

Đau

Nguy hiểm nhưng ít có khả năng rung tâm thất

...

...

...

THƯ MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] DALZIEL, C.F. and MANSFIELD, T.H. Effect of frequency on perception currents. Electrical Engineering, 69:794-800 (Sept. 1950), AIEE Transactions, 69: pp. 1162-1168 (1950). (Ảnh hưởng của tần số lên dòng điện cảm nhận)

[2] DALZIEL, C.F., ODGEN, E. and ABOTT, C.E. Effect of frequency on let-go currents. AIEE Transactions (Electrical Engineering), 62: pp. 745-750 (Dec.1943). (Ảnh hưởng của tần số lên dòng điện thả tay)

[3] GEDDES, L.A., BAKER, L.E., CABLER, p. and BRITTAIN, Response to passage of sinusoidal current through the body. Journal of the Association for the Advancement of Medical Instrumentation, Vol. 5 (1971), No. 1, pp. 13-18. (Đáp ứng với tuyết dòng điện hình sin qua cơ thể)

[4] WEIRICH, J., ST. HOHNLOSER and ANTONI; H. Factors determining the susceptibility of the isolated guinea pig heart to ventricular fibrillation induced by sinusoidal alternating current at frequencies from 1 to 1 000 Hz. Basic Res. Cardiol. Vol. 78, No. 6 (1983), pp. 604-616. (Các yếu tố xác định độ nhạy của tim lợn với rung tâm thất gây ra do dòng điện xoay chiều hình sin tần số từ 1 Hz đến 1 000 Hz)

[5] KNICKERBOCKER, G.G. Fibrillating Parameters of direct and alternating (20 Hz) currents separately and in combination. Conference Paper IEEE, No. C 72-247-0 (1972). (Tham số rung tâm thất của dòng điện một chiều và xoay chiều (20 Hz) riêng rẽ hoặc kết hợp)

[6] JACOBSEN, J., BUNTENKÖTTER, S. und REINHARD, H.J. Experimentelle Untersuchungen an Schweinen zur Frage der Mortalität durch sinusförmige, phasenangeschnittene sowie gleichgerichtete elektrische Ströme. Biomedizinische Technik, Vol. 20 (1975), No. 3, p. 99.

[7] REINHOLD, K. Die Gefährdung durch schwingungspaketartig gesteuerte elektrische Ströme. Institut zur Erforschung elektrischer Unfälle, Berufsgenossenschaft der Feinmechanik und Elektrotechnik, Köln, Medizinisch-Technischer Bericht 1976.

...

...

...

[9] STAUSS, O. Die Wirkungen von Kondensatorentladungen auf den menschlichen Körper. Elektrizitätswirtschaft (1934), H.23, S. 508.

[10] KOUWENHOVEN, W.B. Effects of capacitor discharges on the heart. Amer. Inst. Electr. Eng., No. 56-6 (1956). (Ảnh hưởng của phóng điện tụ điện lên tim)

[11] PELESKA, B. Cardiac arrhythmias following condenser discharges and dependence upon strength of current and phase of cardiac cycle. Circulation research, Vol. XIII, July 1963, p. 21-31. (Chứng loạn nhịp tim sau khi phóng điện tụ điện và phụ thuộc vào cường độ dòng điện và thời gian của chu kỳ tim)

[12] PELESKA, B. Cardiac arrhythmias following condenser discharges led through an inductance. Circulation research, Vol. XVI, January 1965, p. 11-18. (Chứng loạn nhịp tim sau khi phóng điện tụ điện đi qua điện cảm)

[13] DALZIEL, C.F. A study of the hazards of impulse currents. AIEE-Transactions, Part III, Power Apparatus and Systems, Vol. 72, 1953, p. 1032-1043. (Nghiên cứu về các nguy hiểm của dòng điện xung)

[14] GREEN, H.L., ROSS, J. and KURN, P. Danger levels of short electrical shocks from 50 Hz supply. International conference Divetech. 1981, London. (Các mức nguy hiểm của điện giật thời gian ngắn từ nguồn có tần số 50 Hz)

[15] KOUWENHOVEN, W.B., KNICKERBOCKER, G.G., CHESNUT, R.W., MILNOR, W.R. and SASS, D.J. AC shocks on varying parameters attecting the heart. Trans. Amer. Inst. Electr. Eng., Part I Bd. 78 (1959), S. 163-169. (Điện giật làm thay đổi các tham số gây ảnh hưởng đến tim)

[16] BRIDGES, FORD, SHERMAN and VAINBERG, Electric shock safety criteria, p138, HART, A five part resistor-capacitor network for measurement of voltage and current levels related to electric shock and burns, 1985 Pergamon press Inc, Elmsford, NY, USA

[17] DALZIEL, C.F., Effect of Wave Form on Let-Go Currents, 1943, AIEE Trans. 62: 739-744 (Ảnh hưởng của dạng sóng lên dòng điện thả tay)

...

...

...

[19] WEIRICH, J., HAVERKAMPF, K. and ANTONI, H.: Ventricular Fibrillation of the Heart Induced by Electric Current, Revue Generale de l’Electricite, No. 11,1985 (Rung tâm thất của tim do dòng điện gây ra)

[20] WEIRICH, J. and ANTONI, H. Vulnerability of the Heart to Ventricular Fibrillation: Basic Mechanisms, Regulation of the Heart Function, Heinz Rupp, ed., Thieme, New York, 1986 (Tính dễ tổn thương của tim với rung tâm thất: Cơ chế cơ bản)

[21] SMOOT, A. W., STEVENSON, J., BENTEL, CA, SKUGGEVIG, W. and ROSEN, H.: Development of Test Equipment and Methods for Measuring Potentially Lethal and Otherwise Damaging Current Levels, prepared for the U. S. Consumer Product Safety Commission by Underwriters Laboratories Inc., May 1981 (revised October 1982), Appendix B, pp. B-34 - B-38 (Xây dựng thiết bị thử nghiệm và phương pháp đo mức dòng điện gây chết người và mức dòng điện gây hỏng các bộ phận)

[22] GEDDES, L. A., Handbook of Electrical Hazards and Accidents, CRC Press, 1995, pp. 165 - 183 (Sổ tay hướng dẫn về các nguy hiểm và tai nạn về điện)

[23] SANCES, Electrical Shock Safety Criteria, Panel Meeting on Body Impedance, Proceedings of the First International Symposium on Electrical Shock Safety Criteria, Eds. J. E. Bridges, G. L. Ford, I. A. Sherman, and M. Vainberg, Pergamon Press, 1985, pp. 228 - 232 (Tiêu chí an toàn chống điện giật)

[24] Unpublished work by Undenwriters Laboratories Inc., Melville, New York

[25] SMOOT, A.W. and BENTEL, C.A., Underwriters Laboratories Inc., Electric Shock Hazard of Underwater Swimming Pool Lighting Fixtures, IEEE Transactions on Power Apparatus and Systems, Vol. 83, No. 9, pp.945-964, September 1964 (Nguy hiểm điện giật của hệ thống chiếu sáng đặt trong nước của bể bơi)

[26] SMOOT, A.W. and BENTEL, C.A. Development of a Shock Hazard Test Procedure for Underwater Swimming Pool Lighting Fixtures, Bulletin of Research No. 60, Underwriters Laboratories Inc., November 30, 1971 (Xây dựng qui trình thử nghiệm nguy hiểm điện giật đối với hệ thống chiếu sáng đặt trong nước của bể bơi)

[27] CEI 60050-551:1998, Vocabulaire Electrotechnique International (VEI) - Partie 551: Electronique de puissance

...

...

...

MỤC LỤC

Lời nói đầu

1. Phạm vi áp dụng

2. Tài liệu viện dẫn

3. Thuật ngữ và định nghĩa

4. Ảnh hưởng của dòng điện xoay chiều tần số trên 100 Hz

5. Ảnh hưởng của dòng điện có dạng sóng đặc biệt

6. Ảnh hưởng của dòng điện xoay chiều có điều khiển pha

...

...

...

8. Ước lượng ngưỡng dòng điện tương đương đối với các tần số hỗn hợp

9. Ảnh hưởng của các xung (đột biến) lặp lại của dòng điện lên ngưỡng rung tâm thất

10. Ảnh hưởng của dòng điện qua cơ thể người ngập trong nước

11. Ảnh hưởng của dòng điện xung đơn một chiều trong khoảng thời gian ngắn

Thư mục tài liệu tham khảo

1) Các con số trong ngoặc vuông tham chiếu đến Thư mục tài liệu tham khảo.

2) Giá trị của R_i là 1 000 W được chọn một cách tùy tiện trong ví dụ này. Không nên nhầm lẫn với giá trị R_i dùng cho mức phần trăm 5 % ở Điều 4 của TCVN 9621-1 (lEC/TS 60479-1).

3) Giá trị của R_i là 500 W được chọn một cách tùy tiện trong ví dụ này. Không nên nhầm lẫn với giá trị R_i dùng cho mức phần trăm 5 % ở Điều 4 của TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1).

4) Vì khoảng thời gian điện giật t_i dài hơn 10 ms nên ngưỡng rung tâm thất cần được xem xét từ Hình 20 trong TCVN 9621-1 (IEC/TS 60479-1).