IEC6047921987汉译文Word下载.docx
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电气工程师学会
国防部
英国工会总会
本出版文件在电气工程通用标准委员会指导下编写而成，经英国标准协会委员会许可出版并于1988年4月29日生效。
©
BSI03-1999版权所有
本出版文件编制过程中参考了以下BSI参考文献：
委员会参考文献GEL/-
ISBN0580164543
出版后发布的修正记录
修正编号
日期
备注
8649
1995年6月
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页码
责任委员会封二
参考出版物封三
英国标准前言
本出版文件是在电气工程通用标准委员会指导下编写而成，与国际电工委员会报告，IEC出版物479-2:
1987“电流对人和家畜的效应–第2部分：
有关人的特殊情况”等同。
尽管IEC出版物的内容被认为不适宜作为英国标准进行出版，但其在IEC中属于“基本安全标准”（参见IEC指南104:
1984《安全出版物起草和具有安全试点职能和安全组职能的委员会角色指南》），鉴于其在IEC中的这一地位，安全相关的其他IEC标准可能有多处参考此IEC出版物，因此认为该出版物对特定的技术委员会成员以及产品开发相关人员有意义。
特别是，IEC479中的数据所依据的实验的次数在统计上较少，并且可能在年龄、健康和种族特征方面存在偏差。
IEC479中最保守的数字涉及95%的成年人口，因此，如果考虑到人员安全，应采用基本安全因数。
值得注意的是，本文件引用了PD6519-1，其中说明了PD的使用方法。
PD6519出版物分为两个部分。
另一部分为：
--第1部分通用部分
术语和约定。
IEC479-2正文已获批准，适宜作为出版文件进行出版，无需改动。
一些术语和约定与英国标准出版物中所用的不同；
应特别注意以下内容。
交叉引用a
国际标准
对应的英国标准
IEC50
BS4727：
电工、电力、电信、电子学、照明和颜色术语词汇
IEC50（551）:
1982
第02：
1983集电力电子学术语（技术上等同）
IEC50（801）:
1984
第3部分：
第08:
1985集声学和电声学术语
（技术上等同）
a正文中未标明日期。
英国标准并未囊括所有必要的合同条款。
英国标准使用者应对其正确使用负责。
遵守英国标准并不表示可免除法律责任。
页面介绍
本文件包括封面、封二、第i到第ii页、第1页到第24页、封三和封底。
本标准已更新（参见版权日期），可能已插入修正。
修正内容如封二上的修正表所示。
第4章：
频率100Hz以上的交流电流的效应
1概述
在现代电气设备中，越来越多地使用频率高于50/60Hz的交流电，例如飞机（400Hz）、电动工具及电焊（多数用到450Hz）、电疗（多数使用4000～5000Hz）、开关电源（20kHz～1MHz）。
由于可用于本章的实验数据不多，因此本章所提供的资料只应看作是暂定的，但可用来评价所涉及的各频率范围内的风险（参见参考文献）。
同时还要注意到以下事实，即人体皮肤的阻抗，对于约为几十伏的接触电压，大致与频率成反比地降低，因此，500Hz时，皮肤的阻抗大约仅为50Hz时皮肤阻抗的十分之一，在很多情况下是可以忽略不计的。
在更高频率时，情况更是如此。
因此，在这些频率时，人体阻抗降低为其内阻抗Zi（见第1章）。
2范围
本章叙述了一下频率范围内正弦交流电流的效应：
—100Hz以上直至（并包括）1000Hz（见第4条）；
—1000Hz以上直至（并包括）10000Hz（见第5条）；
—10000Hz以上（见第6条）。
3定义
除了第1部分所列的定义外，下列定义同样适用：
3.1频率系数Ff
频率为f时，产生相应生理效应的阈电流值与频率为50/60Hz时的阈电流值之比。
注:
对于感知、摆脱和心室纤维性颤动，其频率系数各不相同。
4100Hz~1000Hz（包括1000Hz）频率范围内交流电流的效应
4.1感知阈
图9列出了感知阈的频率系数。
4.2摆脱阈
图10列出了摆脱阈的频率系数。
4.3心室纤维性颤动阈
图11列出了当电击持续时间大于心搏周期且电流由纵向电流路径通过人体躯干时，心室纤维性颤动阈的频率系数。
当电击持续时间小于心搏周期时，尚无可供利用的实验数据。
51000Hz~10000Hz（包括10000Hz）频率范围内交流电流的效应
5.1感知阈
图12列出了感知阈的频率系数。
5.2摆脱阈
图13列出了摆脱阈的频率系数。
5.3心室纤维性颤动阈
正在考虑中。
6频率范围在10000Hz以上的交流电流的效应
6.1感知阈
当频率在10kHz~100kHz之间时，感知阈大约由10mA上升至100mA（方均根值）。
当频率在100kHz以上，电流强度达到大约数百毫安时，感知由较低频率时特有的刺痛感变为一种温热感。
6.2摆脱阈
当频率在100kHz以上时，关于摆脱阈既无可供参考的实验数据，也无事故报道。
6.3心室纤维性颤动阈
当频率在100kHz以上时，关于心室纤维性颤动阈既无可供参考的实验数据，也无事故报道。
6.4其他效应
当频率在100kHz以上时，并且电流强度达到安培数量级时，可能会发生烧伤，具体情况依电流的持续时间而定。
图9-50/60Hz~1000Hz频率范围内感知阈的变化
图10-50/60Hz~1000Hz频率范围内摆脱阈的变化
注：
电击持续时间小于一个心动周期的其他曲线正在考虑中。
图11-50/60Hz~1000Hz频率范围内心室纤维性颤动阈的变化，电击持续时间大于一个心动周期并且电流由纵向电流路径通过人体躯干
图12-1000Hz~10000Hz频率范围内感知阈的变化
图13-1000Hz~10000Hz频率范围内摆脱阈的变化
第5章：
特殊波形电流的效应
电子控制装置的大量应用反映了人们对交流电流和直流电流所形成的特殊波形的日益增长的兴趣，尤其是绝缘故障下产生的该类电流。
对于采用带有相位控制和多周波控制的交流电流设备同样也是如此。
正如预期的一样，这种电流对人体的效应介于直流电流效应和交流电流效应之间；
因此就能确定有关心室纤维性颤动的等效电流强度。
本条描述了通过人体的电流的以下效应：
—具有直流分量的正弦交流电流；
—具有相位控制的正弦交流电流；
—具有多周波控制的正弦交流电流。
其他波形正在考虑中。
本章列出的资料应视为适用于15Hz~100Hz频率范围内的交流电流。
除了第1部分所列的定义外，本章还使用下列定义：
3.1相位控制
改变周波内电流导通起始时刻的方法。
3.2相位控制角（电流延迟角）
通过相位控制使电流导通的起始时刻被延迟的一段时间，用角度来表示。
3.3多周波控制
改变电流导通的周波数与电流未导通的周波数之比的方法。
3.4多周波控制因数p
多周波控制情况下，导通周波数与导通和未导通周波数之和的比（参见图17）。
4具有直流分量的交流电流的效应
4.1波形和频率
图14所示是本条所涉及的典型波形。
图中所示为纯直流和纯交流以及直流和交流按不同比例形成的复合波形。
下列的电流强度必须加以区分：
Irms=合成波形电流的方均根值；
Ip=合成波形电流的峰值；
Ipp=合成波形电流的峰-峰值；
Iev=与相关波形在心室纤维性颤动方面有相同危险的正弦电流的方均根值。
电流Iev用来代替第2章图5中的电流IB，用以估计心室纤维性颤动的危险。
4.2感知阈
感知阈取决于若干参数，如：
人体与电极接触的面积（接触面积）、接触条件（干燥、湿润、压力、温度），而且，还取决于个人的生理特征。
感知阈的数值正在考虑中。
4.3摆脱阈
摆脱阈取决于若干参数，如接触面积、电极的形状和尺寸，而且，还取决于个人的生理特征。
摆脱阈的数值正在考虑中。
4.4心室纤维性颤动阈
4.4.1含有特定的交流与直流比例的波形
心室纤维性颤动危险可看作与具有下列特性的等效交流电流Iev的危险大致相同：
a）电击持续时间大于约1.5倍心搏周期时，Iev为与所涉及波形的电流有相同峰一峰值Ipp的电流方均根值：
b）电击持续时间小于约0.75倍心搏周期时，Iev为与所涉及波形的电流有相同峰值Ipp的电流方均根值：
交流与直流的比例变得越小，这一对比关系就越不适用。
对于持续时间小于0.1s的纯直流电击，其阈值等于相应的交流电流方均根值（分别参见第2章图5和图8以及第3章）。
c）电击持续时间在0.75到1.5倍心搏周期的范围内，电流幅值参数由峰值向峰一峰值变化。
发生这种转变的特性细节有待进一步研究。
4.4.2整流交流电流的实例
图15表示半波和全波整流的波形。
这些波形的电流峰值等于其峰一峰值。
等效交流电流Iev由下列公式确定：
a）持续时间大于1.5倍心搏周期时：
因此，对于半波整流，Iev与整流电流方均根值Irms的关系为：
而对于全波整流，则为：
b）持续时间小于0.75倍心搏周期时：
5具有相位控制的交流电流的效应
5.1波形和频率
图16表示对称和非对称控制的两种波形。
5.2感知阈和摆脱阈
如前面第4.2、4.3条所述，这些阈值取决于不同的参数。
这种电流在产生感觉或抑制摆脱方面的效应与具有相同峰值Ip的纯交流电流的效应大致相同。
相位控制角在大于120°
时，峰值因电流持续时间减少而增加。
对称和非对称波形的阈值各不相同。
5.3.1对称控制
a）电击持续时间大于约1.5倍心搏周期的，Iev具有与所涉及波形的电流相同的方均根值；
b）电击持续时间小于约0.75倍心搏周期时，Iev为与所涉及波形的电流有相同峰值的电流方均根值；
相位控制角大于120°
时，预计心室纤维性颤动阈将提高。
c）持续时间在0.75到1.5倍心搏周期的范围内，电流幅值参数由峰值向方均根值变化。
5.3.2非对称控制
a）电击持续时间大于约1.5倍心搏周期时：
b）电击持续时间小于约0.75倍心搏周期时，Iev为与所涉及波形的电流有相同峰值的电流方均根值。
注1：
注2：
由非对称控制（参见IEV551-05-19）1）产生的电流可能还会有直流分量。
6具有多周波控制的交流电流的效应
6.1波形和频率
图17表示功率控制度p=0.67的波形。
6.2感知阈和摆脱阈
如前面第4.2、4.3、5.2和5.3条所述，这些阈值取决于不同的参数。
感知阈和摆脱阈正在考虑中。
具有多周波控制的交流电流的危险程度是等于还是小于具有同样电击持续时间和电流量的交流电流的危险程度，依据电击持续时间和功率控制度而定。
图18表示在猪体上测得的各种功率控制度的心室纤维性颤动阈。
6.3.1电击持续时间大于约1.5倍心搏周期时，该阈值取决于功率控制度p。
在p接近于1时，它与同持续时间的正弦交流电流的方均根值相同。
在p接近于0.1时，电流导通期间的电流方均根值I1rms与持续时间小于0.75倍心搏周期的交流电流的阈值相同。
p为中间各值时，心室纤维性颤动阈由图5所示的低水平段向电击持续时间小于0.1s时所示的高水平段上升。
6.3.2电击持续时间小于约0.75倍心搏周期时，电流导通期间的电流方均根值I1rms与同样持续时间的正弦交流电流的方均根值相同。
图14—电流的波形
a）半波整流
b）全波整流
图15—整流交流电流的波形
a）对称控制
b）非对称控制
图16—具有相位控制的交流电流的波形
ts=导通时间
is+tp=工作周期
tp=不导通时间
p=功率控制度
电流导通期间的电流方均根值
不要把I1rms与工作周期期间的电流方均根值
相混淆。
图17—具有多周波控制的交流电流的波形
体电流IBrms为电流导通期间的电流方均根值I1rms。
图18—各种功率控制度的多周波控制交流电流的心室纤维性颤动阈（平均值）（用幼猪进行实验的结果）
第6章：
短时间单向单脉冲电流的效应
在装有电子元件的电器发生绝缘故障的情况下或触及这类设备的带电部分时，矩形和正弦形脉冲或电容器放电形式的短时间单向脉冲电流可能是一种危险源。
因此，确定这类电流的危险界限至关重要。
电击持续时间为10ms时，本章所述的效应与第2至第5章所给出的效应相符，因此，IEC479出版物包括了电击持续时间由0.1ms至10ms的整个范围和几乎所有具有技术意义的电流波形。
本章的内容以科学研究导出的假定为依据，即就持续时间直至10ms的电击来说，对于各种形式的单向脉冲电流，引发心室纤维性颤动的主要因素是It或I2t的值（见参考文献）。
本章叙述单个单向的矩形脉冲、正弦形脉冲和电容器放电引起的脉冲形式的电流通过人体的效应。
顺序脉冲的效应正在考虑中。
所规定的数值被认为适用于脉冲持续时间从0.1ms直至（并包括）10ms。
脉冲持续时间大于10ms时，采用第2章中图5给出的数值。
除了第2章至第5章所列的定义外，本章还使用下列定义：
3.1比致颤能量Fe（Ws/ΩorA2s）
在给定条件（电流路径、心脏时相）下，引起某一概率的心室纤维性颤动的短持续时间单向脉冲的最小I2t值。
Fe根据脉冲形状用积分求出。
Fe乘以人体电阻得出脉冲期间耗散在人体内的能量。
3.2比致颤电荷量Fq（C或As）
在给定条件（电流路径、心脏时相）下，引起某一概率的心室纤维性颤动的短持续时间单向脉冲的最小It值。
Fq根据脉冲形状用积分求出。
3.3时间常数
按指数规律衰减的场量的降幅值降到1e---=0.3679倍初始幅值所需要的时间（IEV801-01-44）2）。
3.4电容器放电的电击持续时间（ti）。
由放电开始到放电电流降到其峰值的5%时所间隔的时间。
当电容器放电的时间常数为T时，电容器放电的电击持续时间就等于3T。
在电容器放电的电击持续时间期间，几乎所有脉冲能量被耗散掉。
3.5感知阈
在给定条件下，流经人体可引起任何感觉的电荷量的最小值。
3.6痛觉阈
以脉冲形式施加于手握大电极的人而不会引起痛觉的电荷量（It）或比能力（I2t）的最大值。
3.7痛觉
使人不愿再次接受的一种不适的感觉。
例如超过第4.3条所述的痛觉阈的电击、蜜蜂蛰或香烟烫的感受。
4短时间单向脉冲电流的效应
4.1波形
图19表示矩形脉冲、正弦形脉冲电流的波形和电容器放电的电流波形。
下列各电流量值必须加以区别：
IDC=矩形脉冲电流的量值；
IACrms=正弦形脉冲电流的方均根值；
lAC（p）=正弦形脉冲电流的峰值；
ICrms==持续时间为3T的电容器放电电流的方均根值；
IC（p）=电容器放电的峰值。
设Uc为电容器开始通过人体放电时的电压，Ri为初始人体电阻，则IC（p）由下式决定：
4.2比致颤能量Fe的确定。
本章论及的不同波形脉冲的比致颤能量Fe由下列公式确定：
a）对于矩形脉冲，Fe=IDC2ti
b）对于正弦形脉冲，
c）对于时间常数为T的电容器放电，
图20对具有相同比致颤能量Fe和相同电击持续时间ti的矩形脉冲、正弦脉冲以及时间常数为T的电容器放电的电流量值进行比较在这种情况下，有下列关系式：
关系式IDC=
的推导如下：
4.3电容放电的感知阈和痛觉阈
这些阈值取决于电极的形状，脉冲的电荷量及其电流峰值。
图21表示以人用干燥的手握大电极时，随电容器电荷量和充电电压而变的感知阈和痛觉阈。
电流路径通过手脚和大面积接触时，以此能量表示的痛觉阈约为50～100×
10-6A2·
s。
心室纤维性颤动阈取决于脉冲电流的波形、持续时间和大小，脉冲开始时的心脏时相，电流在人体内的通路和个人的生理特点。
动物实验表明：
—就短时间的脉冲而言，一般只有当脉冲落在心搏周期的脆弱期时才会引起心室纤维性颤动。
—就电击持续时间小于10ms的单向脉冲而言，引发心室纤维性颤动取决于比致颤电荷量Fq或比致颤能量Fe。
各心室纤维性颤动阈如图22所示。
对于50%概率的心室纤维性颤动来说，只约为0．005As，而Fe则从脉冲持续时间ti=4ms时的约0.0lA2．s上升到ti=1ms时的0.02A2s。
4.5举例
为了说明本章所述的各关系式的实际应用，这里举出两个例子。
第一个例子是时间常数T=1ms和电击持续时间ti=3T=3ms的电容器放电，它属于本部分的范围。
第二个例子是时间常数T=10ms,即ti=30ms，这就是说，心室纤维性颤动的界限就是第2章图5所给出的界限。
例1
电容器对人体放电的效应：
电容器的电容量C=1μF，充电电压10V,100V,1000V和10000V。
电流路径：
从手到脚，人体初始电阻假定为Ri=1000Ω3）
时间常数T=1ms，即电击持续时间
ti=3T=3ms.
此致颤能量
电击效应为：
充电电压Uc（V）
10
100
1000
10000
放电电流峰值IC（p）（A）
0.01
0.1
1
放电电流
均方根值（A）
0.004
0.04
0.4
4
比致充电量Fq（As）
0.0110-3
0.110-3
10–3
1010-3
放电能量WC（Ws）
0.0510–3
510–3
0.5
50
比致颤能量Fe（Ri=1000Ω）（A2s）
0.04810-6
4.810-6
0.4810-3
4810-3
生理效应
轻微
不适
疼痛
可能发生心室纤维性颤动
例2
电容器的电容量C=20μF，充电电压10V,100V,1000V和10000V。
手到人体躯干，人体初始电阻假定为Ri=500Ω4）。
时间常数T=10ms，即电击持续时间ti=3T=3ms5）。
0.02
0.2
2
20
放电电流方均根值（A）
0.008
0.08
0.8
8
比致充电量Fq（As）a
0.210–3
210–3
2010–3
20010–3
110–3
比致颤能量Fe（A2s）a
—
危险，但多半不会发生心室纤维性颤动
危险，多半会发生心室纤维性颤动
a由于电击持续时间t大于l0ms，心室纤维性颤动阈应取自第2章图5
图19—矩形脉冲、正弦形脉冲和电容器放电的电流波形
图20—具有相同比致颤能量和相同电击持续时间的矩形脉冲、正弦形脉冲和电容器放电
A区：
感知阈B曲线：
典型的痛觉阈
对角轴线为电容量（C）和能量（W）的刻度从充电电压坐标与电容量坐标的交点，可在相应轴线上读出脉冲的电荷量和能量。
图21—电容器放电的感知阈和痛觉阈（干手、大面积接触）
曲线给出电流路径为左手到双脚的电流的心宣纤维性颤动危险概率。
其他电流路径，见第2章第5条和表3。
C1以下：
无心室纤维性颤动
C1以上到C2心室纤维性颤动危险小（概率达到5%）；
C2以上到C3心室纤维性颤动危险中等（概率达到50%）；
C3以上：
心室纤维性颤动危险大（概率超过50%）。
图22—颤动阈
参考文献6）
第4章
1Dalziel,C.F.andT.H.Mansfield:
Effectoffrequencyonperceptioncurrents.ElectricalEngineering,69:
794-800（Sept.1950）,AIEETransactions,69:
pp.1162-1168（1950）.
2Dalziel,C.F.,E.OdgenandC.E.Abott:
Effectoffrequencyonlet-gocurrents.AIEETransactions（ElectricalEngineering）,62:
pp.745-750（Dec.1943）.
3Geddes,L.A,L.E.Baker,P.CablerandBrittain:
Responsetopassageofsinusoidalcurrentthroughthebody.JournaloftheAssociationfortheAdvancementofMedicalInstrumentation,Vol.5（1971）,No.1,pp.13-18.
4Weirich,J.,St.HohnloserandH.Antoni:
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