Capitolul I. Automobile hibride și electrice

Tema: 3 Tensiunea electrică în practică

Studiind această temă, veți fi capabili :

- să înțelegeți caracteristica curentului electric și cum influențează corpul uman;

- să recunoașteți pericolele asociate cu contactul cu electricitatea;

- să înțelegeți impactul rezistenței fizice a corpului uman în cazul unui șoc electric și măsurile de prevenire a acestuia;

- să evaluați riscurile și să aplicați măsuri de protecție în situații de pericol electric.

1.3.1 Caracteristica curentului electric

De peste 100 de ani, sistemele electrice sunt utilizate în vehicule. Tehnicienii au efectuat reparații la aceste sisteme fără a risca răni grave sau electrocutare. Totuși, acest lucru nu mai este valabil în cazul vehiculelor hibride și electrice. În prezent, există riscul de a suferi răni grave sau chiar de a fi electrocutat (în cazuri extreme, deces) dacă nu sunt respectate procedurile de siguranță adecvate. Vehiculele hibride și toate vehiculele electrice sunt echipate cu circuite de înaltă tensiune (HV), care, dacă sunt atinse cu o mână neprotejată (fără mănuși de protecție), pot provoca arsuri grave sau chiar moarte.

Contactul direct cu curentul electric (electrocutarea) poate pune în pericol viața fiecărui lucrător. Curentul electric poate provoca arsuri severe sau poate fi chiar fatal.

Pericolul electrocutării la executarea lucrărilor de mentenanță este determinat de conductoarele sau componentele automobilului ce au nimerit sub tensiune în rezultatul unor defecte de izolație, care nu produce semnale (simptome), care ar preîntâmpina electricianul auto despre pericol. Reacția omului la curentul electric apare doar după trecerea lui prin corpul uman. Valoarea curentului ce se scurge prin corpul omului este factorul principal de care depinde rezultatul electrocutării: cu cât este mai mare curentul, cu atât este mai periculoasa acțiunea lui.

Cunoscând Legea lui Ohm (I = U/R) și legea lui Watt (P=U*I), putem identifica factorii care influențează valoarea curentului electric (intensitatea A) cum ar fi:

- valoarea tensiunii electrice, (deoarece intensitatea curentului crește rapid atunci când tensiunea crește, tensiunile mai mari sunt mult mai periculoase);

- tipul curentului alternativ sau continuu;

- durata de expunere;

- rezistența corpului uman;

- traseul curentului prin corp;

- factori individuali.

Tensiunea înaltă prezentă în conductoare întrerupte prin demontare sau distrugere (Figura 1.16), poate crea arcuri electrice. Fiecare arc electric generează temperaturi extrem de mari provocând arsuri celor ce intră în contact. O tensiune sigură de lucru ar fi 60V pentru tensiunea continuă (DC) și 30V pentru tensiune alternativă (AC). Ca și tensiunea electrică, valoarea curentul electric cu care intră în contact poate să fie sigură și ia trebuie să fie cunoscută.

Figura 1.16 Generarea arcului electric

1.3.2 Contactul cu electricitatea

Durata de expunere și intensitatea curentului prin corpul uman sunt două componente critice pentru o persoană electrocutată.

Omul începe să simte curentul ce se scurge prin corp la valori relativ mici – 0,5 AC…2,0 DC mA, numit curent sigur (Poziția A Figura 1.18). Curentul cu valoarea până la 10 AC … 24 DC mA, (Poziția B Figura 1.18) la scurgere prin corp provoacă contracții involuntare ale mușchilor mâinii. După valoarea de 10 AC … 22 DC mA, (Poziția C Figura 1.17) influența asupra corpului omului va fi și durata de electrocutare, contracțiile mușchilor fiind foarte dese, persoanele nu mai poate elibera de sine stătător contactul cu părțile conductoare. Curentul cu asemenea valoare poartă denumirea de curent de reținere sau curent de contracție. La scurgerea lor prin corp încep sa lucreze haotic inima și plămânii. Curentul cu valoarea mai mare de 500 mA (Poziția D Figura 1.18) este considerat curent mortal provoacă oprirea plămânilor și inimii.

Figura 1.17 Zonele de acțiune a curentului electric AC asupra corpului omului:

Zona A - nu se observă nimic pe corp; Zona B - pe corp se observă crampe musculare;

Zona C - apar crampe musculare, dificultăți de respirație, desprinderea mâinii nu mai este posibilă; Zona D - viața este în pericol, arsuri, stop respiratoriu, stop cardiac.

1.3.3 Rezistența fizică a corpului uman

Valoarea curentului electric care trece prin corpul omului depinde foarte mult de rezistența corpului uman la acel moment.

Organismul uman este diferit de la individ la individ. Rezistența pe care acesta o opune depinde de mai mulți factori, inclusiv de constituția fizică a fiecăruia. Pe de altă parte, independent de valoarea curentului din sursa de electricitate cu care ia contact persoana, contează cât de solid este contactul dintre om și sursă, dacă suntem uscați pe mâini ori nu (umiditatea scăzând rezistența) etc.

Intensitatea curentului electric în timpul electrocutări poate varia ca rezultat și al traseului de circulație a curentului prin corpul omului (Figura 1.18).

a) R = 500 + 500 = 1000 Ω

I = 12 V/1000 Ω = 0,012 A = 12 mA

b) R = 500 + 100 + 500 = 1100 Ω

I = 12 V/1100 Ω = 0,010 A = 10 mA

c) = 500 + 100 + 250 = 850 Ω

I = 12 V/850 Ω = 0,014 A = 14 mA

d) R = 250 + 100 + 250 = 600 Ω

I = 12 V/600 Ω = 0,020 A = 20 mA

Figura 1.18 Exemplu de calcul al curentului în timpul electrocutări la o tensiune constantă de 12 V dar prin diferite trasee de deplasare prin corpul omului

1.3.4 Pericole care apar în practică

Cunoscând pericolul acțiunii curentului electric asupra organismului uman, producătorii automobilelor cu propulsie hibridă și electrică au elaborat un șir de măsuri și mijloace de protecție cu caracter organizatoric. Prin urmare, este important să respectați măsurile de securitate destinate fiecărei lucrări conform documentației tehnice.

Este important să se cunoască care componente funcționează cu tensiuni periculoase/ mari într-un automobil cu propulsie hibridă sau electrică (Figura 1.19).

Figura 1.19 Componentele ce funcționează cu tensiuni înaltă la un automobil cu propulsie electrică:

1. motorul electric, 2. unitatea de putere (invertorul, la unele automobile și convertorul), 3. cablurile de tensiune înalte, 4. baterie de tensiune înalte, 5. distribuitor de tensiune, 6. încărcător intern, 7. conectorul de încărcare, 8. încărcător extern (ex: stație de încărcare), 9. compresorul sistemului de climatizare, 10. încălzitorul electric.

Toate componentele care funcționează de la tensiuni periculoase care pune în pericol viața dumneavoastră au o pictogramă/autocolante specială (Figura 1.20).

Figura 1.20 Forma pictogramelor/ autocolante speciale lipite pe componentele ce funcționează cu tensiuni înalte periculoase

Cablurile de înaltă tensiune sunt identificate prin culoarea conductorului și sunt clasificate după cum urmează:

· Albastru sau galben: 42 volți (nu reprezintă un pericol direct de electrocutare, dar poate apărea un arc electric dacă circuitul este deschis).

· Portocaliu: între 144 și 600 volți sau mai mult.

Înainte de a lucra la sistemul de înaltă tensiune al unui autovehicul hibrid și electric, este esențial să dispuneți de mănuși din cauciuc pentru electricieni (lineman gloves). Acestea trebuie să fie omologate pentru cel puțin 1.000 volți și să fie de clasa 0 (Figura 1.21) conform standardelor ANSI/ASTM.

Figura 1.21 Mănuși dielectrice CLASA- 0 1000 V

ANSI (American National Standards Institute) este o organizație privată, non-profit, care administrează și coordonează sistemul voluntar de standardizare și evaluare a conformității din SUA.

ASTM International, cunoscut anterior sub denumirea de American Society for Testing and Materials, a fost înființată acum mai bine de un secol pentru a răspunde nevoii de testare a componentelor industriale.

Conform cerințelor OSHA (Occupational Safety and Health Administration), mănușile pentru înaltă tensiune trebuie inspectate o dată la șase luni de către un laborator specializat în verificarea echipamentelor de protecție. Pentru protejarea mănușilor din cauciuc, se recomandă utilizarea unor mănuși de piele la exterior.

Inspecția mănușilor înainte de utilizare:

1. Examinați cu atenție fiecare mănușă pentru urme de uzură, tăieturi sau fisuri.

2. Tensiunea înaltă combinată cu un curent intens (amperaj) poate fi fatală.

ATENȚIE: La efectuarea oricărei diagnoze care implică sistemul de înaltă tensiune sau componentele sale, este obligatorie purtarea mănușilor izolate pentru înaltă tensiune și a unei viziere de protecție pentru față. Mănușile de protecție pentru înaltă tensiune trebuie recertificate la fiecare șase luni pentru a respecta normele OSHA.

Testarea mănușilor pentru eventuale scurgeri de aer:

1. Rulați mănușa de la capătul deschis înspre degete, până când partea inferioară începe să se umfle din cauza presiunii aerului (Figura 1.22). Apăsați ușor cu pieptul pentru a crește presiunea internă.

– Dacă se observă scurgeri de aer, mănușa trebuie eliminată.

Mănușile nu trebuie utilizate dacă prezintă semne de uzură sau deteriorare.

Vehiculele hibride și electrice sunt echipate cu sisteme electrice ale căror tensiuni pot depăși 600 volți în curent continuu (DC). Pentru măsurarea acestor tensiuni înalte, este obligatorie utilizarea unui multimetru digital (DMM) certificat CAT III.

Comisia Electrotehnică Internațională (IEC) a stabilit mai multe categorii de protecție la supratensiune pentru instrumentele de măsură și sondele acestora. Aceste categorii sunt: CAT I, CAT II, CAT III și CAT IV. Cu cât categoria (CAT) este mai ridicată, cu atât protecția oferită tehnicianului în timpul măsurătorilor de înaltă energie este mai mare. Fiecare categorie include diferite niveluri de tensiune.

CAT I: Acest multimetru este utilizat, în general, pentru măsurători de joasă tensiune, cum ar fi cele realizate la prizele de uz casnic. Sunt de obicei omologate pentru tensiuni între 300 și 800 volți. Deși pot suporta tensiuni ridicate, nivelul de protecție energetică este scăzut și inadecvat pentru lucrul la vehicule hibride.

CAT II: O categorie superioară, potrivită pentru verificarea tensiunii la panourile de siguranțe din locuințe. Multimetrele din această categorie sunt de regulă omologate pentru 300–600 volți. Deși tensiunile sunt similare cu cele ale altor categorii, protecția energetică este mai mare comparativ cu CAT I.

CAT III: Este nivelul minim de protecție recomandat pentru lucrul la vehicule electrice hibride. Multimetrele CAT III (Figura 1.23) sunt omologate, de regulă, pentru tensiuni între 600 și 1.000 volți și oferă un nivel ridicat de protecție împotriva energiei periculoase, protejând astfel tehnicianul de intervenție.

CAT IV: Aceste multimetre sunt destinate exclusiv echipamentelor de tip clește ampermetric (clamp meter). Acestea măsoară curentul electric (amperajul) prin cuplarea cleștelui în jurul conductorului activ. Dacă aparatul este dotat și cu sonde pentru măsurarea tensiunii, acea funcție va fi omologată conform standardului CAT III (Figura 1.24).

Figura 1.23 Multimetru certificat CAT III

Figura 1.24 Sondele multimetru certificat CAT III

Un aparat de testare a izolației electrice, precum Megaohmetru, este utilizat pentru a verifica continuitatea electrică între firele sau componentele de înaltă tensiune și caroseria vehiculului.

Dacă un autovehicul hibrid a fost implicat într-o coliziune sau într-un alt incident care ar fi putut deteriora izolația, sistemul de înaltă tensiune trebuie verificat.

Un tester de izolație este mai scump decât un multimetru digital, motiv pentru care, de obicei, nu este achiziționat individual de un tehnician. Totuși, orice tehnician sau atelier de service care lucrează cu vehicule electrice hibride trebuie să dispună de un astfel de aparat.

PROTECȚIA OCHILOR

Protecția ochilor trebuie purtată atunci când se efectuează verificări pe circuite de înaltă tensiune, considerată de mulți specialiști ca fiind orice tensiune peste 60 volți.

Echipamentul de protecție pentru ochi trebuie să îndeplinească următoarele cerințe:

1. Rame din plastic (evitați ramele metalice, deoarece acestea sunt conductoare și pot reprezenta un pericol de electrocutare);

2. Protecții laterale;

3. Conformitate cu standardul ANSI Z87.1.

Majoritatea sistemelor hibride sau electrice funcționează la tensiuni care depășesc acest prag. Dacă sistemul de înaltă tensiune nu a fost dezactivat complet sau deconectat în siguranță, există întotdeauna un risc de electrocutare. Chiar și atunci când sistemul a fost oprit, tensiunea înaltă rămâne prezentă în carcasa bateriei HV.

NOTĂ: Unii producători de autovehicule recomandă purtarea vizierelor de protecție facială integrală în locul ochelarilor de protecție atunci când se lucrează la circuitele sau componentele de înaltă tensiune.

Compania Ford solicită amplasarea conurilor de semnalizare la cele patru colțuri ale autovehiculului electric hibrid în timpul lucrărilor de service asupra sistemului de înaltă tensiune. Acestea au rolul de a delimita zona de siguranță din jurul vehiculului și de a avertiza alți tehnicieni cu privire la posibilele pericole de electrocutare.

Compania Ford impune ca, în afara zonei de siguranță, să fie disponibilă o prăjină izolată din fibră de sticlă de 3 metri, care să poată fi folosită pentru a trage tehnicianul departe de vehicul în caz de accident sau electrocutare.

1.3.5 Primul ajutor în caz de electrocutare

Primul ajutor în caz de electrocutare constă într-un set de măsuri menite să restabilească sau să conserve sănătatea victimei. Aceste măsuri ar trebui aplicate fie de persoana aflată lângă victimă (asistență reciprocă), fie de victimă însăși (auto-ajutor), înainte de sosirea echipajului medical de urgență.

Succesul tratamentului ulterior și viața victimei depind în mare măsură de rapiditatea și eficiența acordării primului ajutor.

De aceea, fiecare persoană ar trebui să cunoască tehnicile de prim ajutor și să fie pregătită să intervină atât pentru alții, cât și pentru propria protecție. Imediat ce un accident de electrocutare a fost raportat, serviciul de urgență trebuie alertat fără întârziere (Figura 1.25), iar victima nu trebuie lăsată singură nici măcar pentru o scurtă perioadă de timp.

În primul rând, persoana electrocutată trebuie scoasă de sub acțiunea curentului electric. Pentru aceasta, este necesar să se întrerupă imediat alimentarea cu tensiune a părții din instalația electrică cu care victima se află în contact. Scoaterea de sub tensiune se poate realiza prin manevre obișnuite, cel mai frecvent prin comutarea siguranțelor generale de alimentare, dacă acestea sunt accesibile în apropierea locului accidentului.

Figura 1.25 Numărul de telefon a serviciului de urgență

În situațiile în care deconectarea rapidă nu este posibilă, se impune deconectarea forțată a instalației folosind mijloace improvizate, în funcție de specificul accidentului și poziția victimei. Dacă cablurile electrice sunt vizibile, acestea pot fi tăiate cu ajutorul unui dispozitiv izolat sau, în cazuri extreme, chiar și cu un topor. Este esențial ca salvatorul să se izoleze cât mai bine din punct de vedere electric, utilizând orice mijloc la îndemână.

În instalațiile de joasă tensiune, dacă nu se poate deconecta instalația, victima poate fi eliberată prin tragere sau împingere cu ajutorul unui obiect izolant, cum ar fi o scândură (Figura 1.26).

Figura 1.26 Degajarea persoanei electrocutate de la zona accidentului

După degajarea victimei de sub acțiunea curentului, dacă aceasta și-a pierdut respirația, se începe imediat aplicarea respirației artificiale, chiar la locul accidentului. Respirația artificială se efectuează în cazurile în care victima nu respiră sau respiră foarte greu. Cea mai eficientă metodă de respirație artificială este metoda gură la gură sau gură la nas, deoarece aceste metode asigură furnizarea unui volum suficient de aer către plămânii victimei (Figura 1.27).

Figura 1.27 Degajarea persoanei electrocutate de la zona accidentului

Respirația artificială nu se va întrerupe nici măcar pentru a transporta victima la punctul sanitar, fiind necesară continuarea acesteia până când persoana vătămată este în afara pericolului. În toate cazurile, promptitudinea intervenției este esențială.

Întrebări de autoevaluare:

1. Care sunt principalele pericole asociate lucrului cu circuitele de înaltă tensiune (HV) la vehiculele hibride și electrice?

2. Care sunt factorii care influențează valoarea curentului electric ce trece prin corpul uman?

3. Ce este un arc electric, cum se formează în contextul vehiculelor electrice și de ce este considerat periculos?

4. Care sunt efectele fiziologice ale contactului cu curentul electric asupra corpului uman, în funcție de intensitatea și durata expunerii?

5. Cum influențează rezistența corpului uman și traseul curentului prin organism intensitatea curentului electric în timpul electrocutării?

6. Care sunt componentele unui automobil electric sau hibrid care funcționează cu tensiuni înalte periculoase pentru om?

7. Cum sunt identificate componentele care funcționează cu tensiune înaltă într-un vehicul hibrid sau electric?

8. Care sunt cerințele pentru mănușile dielectrice utilizate la lucrul cu sisteme de înaltă tensiune la vehiculele hibride și electrice?

9. Cum se testează mănușile izolate pentru scurgeri de aer și ce se întâmplă dacă sunt identificate scurgeri?

10. Care este diferența între multimetrele din categoriile CAT I, CAT II, CAT III și CAT IV și care categorie este recomandată pentru măsurarea tensiunii la vehiculele hibride și electrice?

11. Ce rol are un tester de izolație și când este necesar să fie utilizat într-un vehicul hibrid sau electric?

12. Care sunt cerințele pentru protecția ochilor atunci când se lucrează cu circuite de înaltă tensiune la vehiculele hibride și electrice?

13. Ce echipament de siguranță suplimentar impune compania Ford pentru lucrările de intervenție la sistemele de înaltă tensiune ale vehiculelor hibride și electrice?

14. Care sunt pașii esențiali în acordarea primului ajutor în caz de electrocutare și cum influențează promptitudinea intervenției succesul tratamentului ulterior?

BIBLIOGRAFIE

Automotive Electricity and Electronics, 5th Edition Barry Hollembeak, Library of Congress Control Number: 2010923010 ISBN-13: 978-1-4354-7008-8, ISBN-10: 1-4354-7008-7. © 2011 Delmar, Cengage Learning.
Ion Lăcustă, Boris Rusu, Mihail Troian, Victor Jeman, Automobile alternative, Chișinău: Centrul Ed. al UASM, 2017. ISBN 631.158:658.345 (075.8)
Программа самообучения 525 Jetta Hybrid Устройство и принцип действия
Electude LMS 2024.4.0.

Page updated

Google Sites

Report abuse