Recommendations for Constructing a Generalized Human Body Model for Studying the Touch Voltage Effects
Keywords:
human body model, volt-ampere characteristics, bcurrent through a human body, touch voltage, frequency, human body electrophysical properties
Abstract
To improve the experimental base aimed at studying the electrophysical properties of a human body when subjected to a touch voltage in the frequency range 0-1000000 Hz, it is necessary to develop a probabilistic model of a human body as an electrical circuit element, using which it will be possible to standardize the conditions for monitoring touch voltages and currents in electrical installations with voltages of any kind and frequency. To develop a generalized human body model that would adequately represent the human body electrophysical characteristics under the effect of a touch voltage of an arbitrary frequency, it is sufficient to have experimental volt-ampere and ampere-second characteristics of the body when subjected to a constant voltage and its frequency responses in the range of 20-200000 Hz under the effect of a voltage that does not exceed the sensitivity threshold. Factors causing a gradual increase in the AC current amplitude at a constant applied voltage are revealed. The obtained computation results are in close agreement with the results of experimental studies carried out both at DC and AC voltages. The adequacy of the generalized human body model developed using the proposed approach is confirmed by good agreement between the predicted probabilistic (obtained on the model) and experimental volt-ampere characteristics at a frequency of 50 Hz and higher.
References
1. Радченко В.М. Обгрунтування та забезпечення допустимих значень напруг дотику в електроустановках змінного струму: Автореф. дис. ... канд. техн. наук. Дніпропетровськ: Нац. гірничий ун-т., 2010, 19 с.
2. Щуцкий В.И., Бурлаков А.А. О вероятностной оценке уровня электробезопасности. – Электричество, 1982, № 2, c. 16–21.
3. ГОСТ Р 55629-2013/IEC/TS 61201:2007. Допустимые пределы напряжения прикосновения. М.: Стандартинформ, 2014, 12 с.
4. Корнелюк В., Щуцкий В.И. Вероятностная модель полного сопротивления тела человека. – Промышленная энергетика, 1982, № 3, с. 44–46.
5. Никонець Л.О. та ін. Імовірнісна модель тіла людини для сертифікації електроустановок заумовами електробезпеки. – Енергетика и електрифiкацiя, 2007, № 5, с. 55–58.
6. Никонець Л. та ін. Синтезування і тестування моделі тіла людини як елемента електричного кола. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2000, № 403, с. 114–119.
7. Никонець Л. та ін. Залежність параметрів тіла людини і його лінійних моделей як елемента електричного кола від площі поверхні дотику до електродів. – Энергетика и электрификации, 2001, № 2, с. 51–53.
8. Никонець Л.О., Маліновський А.А., Голубов С.В. Параметри вольтамперних характеристики людей за дії напруги промислової частоти. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2004, № 511, с. 71–81.
9. Маліновський А.А. и др. Розрахункові значення резистансу тіла людини за різних значень постійної напруги дотику. – Енергетика і електрифікація, 2003, № 7, с. 52–55.
10. Никонець Л. та ін. Математична модель взаємодії організму з джерелом ураження постійної напруги. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2003, № 487, с. 102–107.
11. Долин П.А. и др. Электробезопасность. Теория и практика. М.: МЭИ, 2012, 280 с.
12. Никонець Л. та ін. Вольт-амперні характеристики тіла людини на змінній напрузі довільної частоти та методика визначення параметрів тіла. – Вісник Інженерної академії України, 1999, № 2–3, с. 52–54.
13. Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. Л.: Энергоатомиздат, 1991, 480 с.
14. Радченко В.Н., Федорова Т.А. Экспериментальные исследования действия токов инфранизких частот на тело человека. – Вестник Приднестровского университета. Серия: физико-математические и технические науки, экономика и управление, 2016, № 3(54), с. 85–91.
15. Biegelmeier G. New Knowledge on the Impedance of the Human Body. – Symposium Toronto 1983, Pergamon Press, Toronto, 1984, pp. 115–132.
16. Никонець Л. та ін. Оцінка адекватності узагальненої нелінійної моделі тіла людини. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2005, № 544, с. 114–122.
#
1. Radchenko В.М. Justification and provision of permissible values of touch voltages in AC electrical installations: Autoref. dis. ... Cand. Sci. (Eng). Dnepropetrovsk: Nats. Gorny Un., 2010, 19 p.
2. Shchutskiy V.I., Burlakov А.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1982, No. 2. pp. 16–21.
3. GОSТ R 55629-2013/IEC/TS 61201:2007. Dopustimye predely napryazheniya prikosnoveniya. Rukovodstvo po primeneniyu (Use of conventional touch voltage limits. Application Guide). М.: Standartinform, 2014, 12 p.
4. Kornelyuk V., Shchutskiy V.I. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 1982, No. 3, pp. 44–46.
5. Nikonets L.O., et al. Probabilistic Model of the Human Body for Certification of Electrical Installations under Electrical Safety Conditions. – Power Engineering and Electrification, 2007, No. 5, pp. 55–58.
6. Nikonets L.O., et al. Synthesis and Testing of the Human Body Model as an Element of an Electrical Circuit. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2000, No. 403, pp. 114–119.
7. Nikonets L.O., et al. Dependence of the Human Body Parameters and Its Linear Models as an Element of an Electrical Circuit on the Surface Area of Contact with the Electrodes. – Power Engineering and Electrification, 2001, No. 2, с. 51–53.
8. Nikonets L.O., Malinovsky A.A., Golubov S.V. Parameters of Volt Ampere Characteristics of People Under the Action of Industrial Frequency Voltage. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2004, No. 511, pp. 71–81.
9. Malinovsky A.A., et al. Calculated Values of Human Body Resistance at Different Values of Constant Touch Voltage. – Power Engineering and Electrification, 2003, No. 7, pp. 52–55.
10. Nikonets L.O., et al. Mathematical Model of the Interaction of an Organism with a Source of Constant Voltage Damage. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2003, No. 487, pp. 102–107.
11. Dolin P.А., et al. Elektrobezopasnost'. Teoriya i praktika (Electrical Safety. Theory and Practice). М.: МEI, 2012, 280 p.
12. Nikonets L.O., et al. Volt-Ampere Characteristics of the Human Body at Alternating Voltage of Arbitrary Frequency and a Method for Determining Body Parameters. – Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, 1999, No. 2–3, pp. 52–54.
13. Manoylov V.E. Osnovy elektrobezopasnosti (Fundamentals of Electrical Safety). L.: Energoatomizdat, 1991, 480 p.
14. Radchenko V.N., Fedorova T.A. Vestnik Pridnestrovskogo universiteta. Seriya: fiziko-matematicheskie i tekhnicheskie nauki, ekonomika i upravlenie – in Russ. (Bulletin of the Pridnestrovian University. Series: Physical, Mathematical and Technical Sciences, Economics and Management), 2016, No. 3(54), pp. 85–91.
15. Biegelmeier G. New Knowledge on the Impedance of the Human Body. – Symposium Toronto 1983, Pergamon Press, Toronto, 1984, pp. 115–132.
16. Nikonets L.O. et al. Evaluation of the Generalized Nonlinear Model Adequacy of the Human Body. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2005, No. 544, pp. 114–122.
2. Щуцкий В.И., Бурлаков А.А. О вероятностной оценке уровня электробезопасности. – Электричество, 1982, № 2, c. 16–21.
3. ГОСТ Р 55629-2013/IEC/TS 61201:2007. Допустимые пределы напряжения прикосновения. М.: Стандартинформ, 2014, 12 с.
4. Корнелюк В., Щуцкий В.И. Вероятностная модель полного сопротивления тела человека. – Промышленная энергетика, 1982, № 3, с. 44–46.
5. Никонець Л.О. та ін. Імовірнісна модель тіла людини для сертифікації електроустановок заумовами електробезпеки. – Енергетика и електрифiкацiя, 2007, № 5, с. 55–58.
6. Никонець Л. та ін. Синтезування і тестування моделі тіла людини як елемента електричного кола. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2000, № 403, с. 114–119.
7. Никонець Л. та ін. Залежність параметрів тіла людини і його лінійних моделей як елемента електричного кола від площі поверхні дотику до електродів. – Энергетика и электрификации, 2001, № 2, с. 51–53.
8. Никонець Л.О., Маліновський А.А., Голубов С.В. Параметри вольтамперних характеристики людей за дії напруги промислової частоти. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2004, № 511, с. 71–81.
9. Маліновський А.А. и др. Розрахункові значення резистансу тіла людини за різних значень постійної напруги дотику. – Енергетика і електрифікація, 2003, № 7, с. 52–55.
10. Никонець Л. та ін. Математична модель взаємодії організму з джерелом ураження постійної напруги. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2003, № 487, с. 102–107.
11. Долин П.А. и др. Электробезопасность. Теория и практика. М.: МЭИ, 2012, 280 с.
12. Никонець Л. та ін. Вольт-амперні характеристики тіла людини на змінній напрузі довільної частоти та методика визначення параметрів тіла. – Вісник Інженерної академії України, 1999, № 2–3, с. 52–54.
13. Манойлов В.Е. Основы электробезопасности. Л.: Энергоатомиздат, 1991, 480 с.
14. Радченко В.Н., Федорова Т.А. Экспериментальные исследования действия токов инфранизких частот на тело человека. – Вестник Приднестровского университета. Серия: физико-математические и технические науки, экономика и управление, 2016, № 3(54), с. 85–91.
15. Biegelmeier G. New Knowledge on the Impedance of the Human Body. – Symposium Toronto 1983, Pergamon Press, Toronto, 1984, pp. 115–132.
16. Никонець Л. та ін. Оцінка адекватності узагальненої нелінійної моделі тіла людини. – Вісник Національного університету «Львівська політехніка», 2005, № 544, с. 114–122.
#
1. Radchenko В.М. Justification and provision of permissible values of touch voltages in AC electrical installations: Autoref. dis. ... Cand. Sci. (Eng). Dnepropetrovsk: Nats. Gorny Un., 2010, 19 p.
2. Shchutskiy V.I., Burlakov А.А. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 1982, No. 2. pp. 16–21.
3. GОSТ R 55629-2013/IEC/TS 61201:2007. Dopustimye predely napryazheniya prikosnoveniya. Rukovodstvo po primeneniyu (Use of conventional touch voltage limits. Application Guide). М.: Standartinform, 2014, 12 p.
4. Kornelyuk V., Shchutskiy V.I. Promyshlennaya energetika – in Russ. (Industrial Power Engineering), 1982, No. 3, pp. 44–46.
5. Nikonets L.O., et al. Probabilistic Model of the Human Body for Certification of Electrical Installations under Electrical Safety Conditions. – Power Engineering and Electrification, 2007, No. 5, pp. 55–58.
6. Nikonets L.O., et al. Synthesis and Testing of the Human Body Model as an Element of an Electrical Circuit. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2000, No. 403, pp. 114–119.
7. Nikonets L.O., et al. Dependence of the Human Body Parameters and Its Linear Models as an Element of an Electrical Circuit on the Surface Area of Contact with the Electrodes. – Power Engineering and Electrification, 2001, No. 2, с. 51–53.
8. Nikonets L.O., Malinovsky A.A., Golubov S.V. Parameters of Volt Ampere Characteristics of People Under the Action of Industrial Frequency Voltage. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2004, No. 511, pp. 71–81.
9. Malinovsky A.A., et al. Calculated Values of Human Body Resistance at Different Values of Constant Touch Voltage. – Power Engineering and Electrification, 2003, No. 7, pp. 52–55.
10. Nikonets L.O., et al. Mathematical Model of the Interaction of an Organism with a Source of Constant Voltage Damage. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2003, No. 487, pp. 102–107.
11. Dolin P.А., et al. Elektrobezopasnost'. Teoriya i praktika (Electrical Safety. Theory and Practice). М.: МEI, 2012, 280 p.
12. Nikonets L.O., et al. Volt-Ampere Characteristics of the Human Body at Alternating Voltage of Arbitrary Frequency and a Method for Determining Body Parameters. – Bulletin of the Engineering Academy of Ukraine, 1999, No. 2–3, pp. 52–54.
13. Manoylov V.E. Osnovy elektrobezopasnosti (Fundamentals of Electrical Safety). L.: Energoatomizdat, 1991, 480 p.
14. Radchenko V.N., Fedorova T.A. Vestnik Pridnestrovskogo universiteta. Seriya: fiziko-matematicheskie i tekhnicheskie nauki, ekonomika i upravlenie – in Russ. (Bulletin of the Pridnestrovian University. Series: Physical, Mathematical and Technical Sciences, Economics and Management), 2016, No. 3(54), pp. 85–91.
15. Biegelmeier G. New Knowledge on the Impedance of the Human Body. – Symposium Toronto 1983, Pergamon Press, Toronto, 1984, pp. 115–132.
16. Nikonets L.O. et al. Evaluation of the Generalized Nonlinear Model Adequacy of the Human Body. – Bulletin of the National University "Lviv Polytechnic", 2005, No. 544, pp. 114–122.
Published
2021-06-10
Issue
Section
Article
