Теория вероятностей и случайных процессов - Тутубалин В.Н.
ISBN 5-211-02264-5
Скачать (прямая ссылка):
Наши древние предки, конечно, считали пожар в своем жилище делом злого духа. Более современная форма этого суеверия состоит в вере во «вредительство», в «разгильдяйство» и т. д. Но вот оказывается, что и без всякого злого умысла, без преступной небрежности (хотя все это, конечно, может иметь место и чрезвычайно осложнить ситуацию), а по чисто вероятностным соображениям аварии практически неизбежны, если эксплуатируется очень большое число устройств, каждое из которых не абсолютно надежно. Если угодно, это вероятностный дьявол, потому что практически безразлично, сказать ли, что в каждом электромоторе сидит черт, который стремится вырваться наружу и натворить бед, или сказать, что электромоторов много и каждый из них не абсолютно надежен.
Если наши древние предки должны были отстаивать себя от нападений хищных зверей, то эпоха развития техники есть и эпоха технических катастроф, эпоха тяжелейшей борьбы с вероятностным дьяволом. О деталях этой борьбы не очень принято говорить (как и о смерти, потому, что именно об этом, в сущности, идет речь). Но при вероятностном взгляде на вещи становится совершенно ясным, что массового потребителя никто и ничто не может достаточно надежно
18-2567
273
защитить, кроме него самого. Поэтому представляется необходимым показать на конкретных примерах, каков на самом деле накал борьбы в той области, которая скромно называется «техникой безопасности»; какой ценой достигается то видимое благополучие, которым (почти всегда) пользуется широкий потребитель и каким непрочным оно может оказаться. Хоть во многом знании и многая скорбь, но зато в непредвиденной ситуации знающий может иметь огромное преимущество перед незнающим.
Итак, рассмотрим вкратце вопросы электробезопасности. Вопрос о технической осуществимости вполне безопасных электрических машин должен быть после недолгого размышления снят. Например, обмотки электродвигателей, трансформаторов, реле и т. д. наматываются проводом, покрытым, слоем эмали толщиной порядка 0,01 мм. Это так называемая витковая изоляция. Между прикасающимися друг к другу витками обмотки напряжение очень мало, и такой изоляции, вообще говоря, достаточно: лишь бы не было касания металла с металлом. Существует еще главная изоляция, которая всю обмотку в целом отделяет от остальных частей машины: эта изоляция гораздо толще, она и защищает, в частности, потребителя. Витковая изоляция может быть легко повреждена (в частности, механически при намотке обмотки, под влиянием нагрева обмотки в работе и т. д.). Если металлический контакт двух соседних витков все-таки образуется, то возникает так называемый короткозамкнутый виток, представляющий собой колечко небольшой длины, а следовательно, малого сопротивления. Переменное магнитное поле машины создаст в этом колечке большой ток, который течет только в короткозамкнутом витке: об этом токе ничего не знает электрическая защита машины в целом. Виток нагревается и либо расплавляется (тогда всего лишь машина выходит из строя), либо, до расплавления, прожигает главную изоляцию. В последнем случае на корпусе машины появляется напряжение.
По-видимому, бывают случаи, когда пробой главной изоляции может не обязательно начаться с виткового замыкания, даже если эта изоляция не была дефектной после сборки машины. Короче говоря, выход напряжения на корпус электрической машины есть вещь вполне реальная. Конечно, теперь не бывает саблезубого тигра, но нечто похожее может войти в наше жилище под видом пылесоса, стиральной машины, электрического чайника и даже электробритвы. Что будет дальше? Дадим краткое переложение учебника П. А. Долина [18].
Для человека опасно не непосредственно напряжение, под которым он может оказаться, а проходящий через тело ток. Для переменного тока 50 Гц опасный для жизни предел на-
274
ходится где-то в области от 0,05 до 0,1 А. Чтобы рассчитать возможный ток, нужно разделить приложенное напряжение (в нашем случае, скажем, 220 В) на сопротивление тела человека; последнее же широко варьирует. Наиболее тяжелое обстоятельство состоит в том, что сопротивление тела человека резко падает при возрастании приложенного напряжения (происходит пробой основного диэлектрического барьера — рогового слоя кожи), поэтому измерить его в диапазоне безопасных напряжений нельзя. Мало могут помочь и опыты на животных, так как животные, в том числе крупные, оказывается, гораздо легче поражаются электрическим током, чем человек. (Интересно отметить, что на крупных фермах — во избежание массовой гибели животных — официально предусматриваются столь сложные и дорогостоящие меры электрической защиты, что они не применяются для защиты людей ни в жилых, ни в промышленных зданиях.) Опыты над трупами людей не вполне убедительны.
Короче говоря, американские ученые решились на ужасную методику — измерения во время казней на электрическом стуле (результаты опубликованы в 1922 г.). Цитируем учебник П. А. Долина [18, с. 301: «Так, во время одной казни при напряжении в несколько вольт сопротивление составляло 40 кОм, при 110 В — 10 кОм и, наконец, при 2000 В — 200 Ом».
