Проходя через организм человека, электрический ток вызывает:
1.термическое действие;
2.электролитическое действие;
3.биологическое действие.
Термическое действие проявляется в ожогах отдельных участков тела, нагреве участков тела.
Электролитическое действие проявляется в разложении крови и других органических жидкостях.
Биологическое действие проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц.
Электротравмы:
1.электрические ожоги;
2.электрознаки;
3.металлизация кожи;
4.электроофтальмия;
5.механические повреждения.
Электрический ожог делится на токовый и дуговой. Дуговой ожог возникает при напряжении более 1кВ и, как правило, температура дуги более 3,5 С. Токовый ожог обусловлен прохождением электрического тока через тело человека в результате контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.
Электрические знаки – четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи, подвергшейся действию тока. Они бывают в виде царапин, ран, порезов. В большинстве случаев они безболезненные.
Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла. Это может произойти при коротких замыканиях и отключении рубильников под нагрузкой.
Электроофтальмия – поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электродуги.
Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием электрического тока. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов, даже переломы костей. Эти повреждения являются серьезными травмами, требующими длительного лечения.
Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током.
1.Электрическое сопротивление тела человека.
2.Величина разности потенциалов в электрической цепи.
3.Продолжительность воздействия.
4.Путь тока через тело человека.
5.Род и частота электрического тока.
6.Индивидуальные свойства человека.
7.Условия внешней среды.
1. Электрическое сопротивление тела человека .
Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожа, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом сопротивлением кожи. Электрическое сопротивление тела человека при сухой, чистой и неповрежденной коже, измеренное при 20 В, колеблется от 3-100 кОм, а сопротивление внутренних слоев составляет 300-500 Ом. Электрическое сопротивление тела человека является комплексной величиной, состоит из активного и емкостного, но, как правило, емкостным пренебрегают. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, рук на участке выше ладони, особенно на участках, обращенных к туловищу. С увеличением времени воздействия сопротивление тела человека падает, так как при этом усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению сосудов и усилению снабжения этого участка кровью, а соответственно увеличению потовыделения.
Ощутимый ток – электрический ток, вызывающий при прохождении через организм ощутимые раздражения. Для переменного тока – это 0,6-1,5 мА, для постоянного тока 5-7 мА.
Неотпускающий ток - электрический ток, вызывающий при прохождении через организм непреодолимые судорожные сокращения. Для переменного тока – это 10-15 мА, для постоянного тока 50-60 мА.
Фибрилляционный ток – электрический ток, при котором могут возникнуть несинхронные сокращения сердечной мышцы. Пороговый ток для переменного тока составляет 100 мА, для постоянного – 300 мА. При длительности воздействия 1-2 секунды по пути рука - рука или рука - ноги фибрилляционный ток может достичь 5 А. Более 5 А фибрилляцию сердца не вызывает – происходит мгновенная остановка сердца.
5. Род и частота электрического тока.
Постоянный ток приблизительно в 4-5 раз безопаснее переменного. Значительно меньшая опасность поражения постоянным током подтверждается практикой эксплуатации электрических установок. Это положение справедливо лишь для напряжений 250-300 В. Но большую опасность представляет переменный ток с частотой 50-1000 Гц, при дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45-50 кГц.
6. Индивидуальные свойства человека.
Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенной восприимчивостью к электрическому току обладают люди, страдающие заболеваниями сердечно-сосудистой системы, кожи, органов внутренней секреции.
7. Условия внешней среды.
Сырость, токопроводящая пыль, едкие пары и газы разрушающе действуют на изоляцию электрооборудования. Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электрическому оборудованию металлические и заземленные конструкции.
Помещения по опасности поражения электрическим током делятся на:
1) помещения без повышенной опасности;
2) помещения с повышенной опасностью, которые характеризуются наличием одного из следующих условий:
Сырость или токопроводящая пыль;
Токопроводящие полы;
Высокая температура помещения (более 35 С);
Возможность одновременного прикосновения человека к заземленным металлоконструкциям с одной стороны и к металлическим корпусам электрооборудования с другой.
3) особо опасные помещения – характеризуются наличием одного из условий:
Особой сырости (относительная влажность приблизительно 100%);
Наличие химически активной или органической среды;
Наличие одновременно двух или более условий повышенной опасности.
Тема: какие бывают факторы и степени поражения электрическим током.
Вы берётесь своими руками за оголённые провода, что находятся под высоким напряжением и Вас не бьет электрическим током. Здорово. Но это возможно в двух случаях, если на Ваши руки надеты надёжные резиновые перчатки (но всё равно, лучше не браться), и в том случае, если ваша кожа очень хороший диэлектрик (что у обычных людей не наблюдается). К сожалению, человеческая кожа плохой диэлектрик и поэтому контакт людей с электричеством, как правило, заканчивается всевозможными травмами и летальными исходами. Жаль, но такова жизнь. И поэтому, предлагаю нам с Вами рассмотреть основные факторы поражение электрическим током, с целью предупреждения.
И так, внешними факторами поражения электрическим током человека, естественно, является величина самого тока, проходящего через тело, продолжительность воздействия, род тока (постоянный, переменный), его частота и т.д. Но и от самого человека также зависит исход поражения. На это влияет сопротивление человеческого тела. Сопротивление тела зависит от состояния организма, кожного покрова, его влажности, эмоционального состояния и т.д.
Обычно человек способен ощущать действие электрического тока небольшой величины: 0,6 - 1,5 миллиампер (при переменном токе с частотой 50 Гц) и 5 - 7 миллиампер (при постоянном). Это значение электрического тока имеет название - «пороговый ощутимый ток». Высокие значения токов способны вызывать непроизвольные сокращение мышц и довольно болезненные ощущения, что с увеличением тока усиливаются, воздействуя на всё большие участки тела.
При значениях переменного тока в 10 - 15 мА, боль становиться уже непереносимой, а сокращения мышц человека приобретает состояние непреодолимости. В результате, человек не способен самостоятельно разжать свою руку, в которой находится токоведущий проводник с напряжением. Такие токи имеют название «не отпускающих
». Для постоянного тока его значение соответствует 50 - 80 мА.
Переменный электрический ток с силой в 25 - 50 мА (50 Гц) действует на мышцы не только рук, а также и туловища, где наиболее опасной зоной является грудная клетка. В этом случае происходит сильное затруднение дыхания. Длительное воздействие токов данной величины способены вызвать даже полное прекращение дыхания, после чего наступает смерть от удушья.
Переменный электрический ток (50 Гц) с величиной от 50 мА и до 100 мА ещё быстрее сбивает нормальную деятельность сердца и лёгких. При этом значении, как, в прочем, и при меньших токах, первыми по времени поражаются лёгкие, а за ними и сердце.
Переменный электрический ток (50 Гц) с величиной от 100 мА до 5 А и постоянный ток от 300 мА до 5 А первым делом воздействуют на сердечную мышцу, что крайне опасно для жизни человека, поскольку спустя одну, две секунды после начала электрического удара наступает фибрилляция (хаотичное сокращение сердечных волокон). При этом сердце перестаёт работать как насос, что останавливает кровообращение в организме, это влечёт за собой недостаток кислорода, что впоследствии ведёт к остановке дыхания. Далее, клиническая смерть, и если в течении 7 минут не оживить человека, то клиническая смерть переходит в постоянную.
Электрический ток с силой более 5 Ампер, обычно не вызывает фибрилляцию сердца, потому что при таких значения тока сразу происходит полная остановка сердца, минуя эту стадию. Далее, паралич дыхания и опять-таки - клиническая смерть. Если воздействие электрического тока было кратковременным (до 1 - 2 секунд) и не повлекло остановку сердца (в результате ожога, нагрева и т.д.), то после прекращения действия тока, сердце, обычно, само возобновляет свою работу. А дыхание - нет. И поэтому необходима неотложная помощь в виде искусственного дыхания (рот в рот либо же рот в нос).
Важным фактором поражения электрическим током является путь прохождения этого тока по телу человека. Если на данном пути находятся жизненно важные органы - лёгкие, сердце, головной и спинной мозг, то поражение становится очень опасным, так как действие тока ведёт к нарушению их работы. Если же электрический ток проходит по другим путям, то опасность для жизни резко снижается.
P.S. Как показывает практика, постоянный ток в 4 - 5 раз безопаснее, по сравнению с переменным (50 Гц). Но это относится к напряжениям до 250 - 300 В. Будьте внимательны и осторожны при работе с электричеством.
Т-9 ЭЛЕКТРОБЕЗОПАСНОСТЬ 1.Действие электрического тока на человека 2. Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током 3. Явление при стекании тока в землю.
Классификация электроустановок и помещений по степени опасности поражения в них людей током
5. Анализ условий поражения электрическим током. Напряжение прикосновения. Напряжение шага. Первая помощь при поражении электрическим током
6. Безопасная эксплуатация электроустановок. Меры защиты от поражения электрическим током(Защитное заземление. Защитное зануление. Защитное отключение. Средства защиты, применяемые в электроустановках). 7.Требования к работающим в электроустановках. Группы по электробезопасности
Введение
Электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока и электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества (ГОСТ 12.1.009).
В соответствии с требованиями Правил устройства электроустановок (ПУЭ) электробезопасность обеспечивается: конструкцией электроустановок, техническими способами и средствами защиты, организационными и техническими мероприятиями.
К организационным мероприятиям относятся инструктажи и обучение безопасным методам труда, проверка знаний правил безопасности и инструкций, допуск к проведению работ, контроль работ ответственным лицом.
Технические мероприятия предусматривают отключение установки от источника напряжения, снятие предохранителей и другие меры, обеспечивающие невозможность ошибочной подачи напряжения к месту работы, установку знаков безопасности и ограждения остающихся под напряжением токоведущих частей, рабочих мест и др.
Действие электрического тока на человека
Проходя через организм, электрический ток вызывает термическое, электролитическое и биологическое воздействие.
Термическое действие тока вызывает ожоги отдельных участков тела, нагрев кровеносных сосудов, нервов, крови и т.п.
Электролитическое действие тока выражается в разложении крови и других органических жидкостей организма и вызывает значительные нарушения их физико-химического состава.
Биологическое действие тока проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, легких и сердца. В результате могут возникнуть различные нарушения и даже полное прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.
Любое воздействие электрического тока выражается в получении двух видов поражения - местные электрические травмы и электрические удары.
Местная Электрическая травма – это четко выраженное местное нарушения целостност тканей организма в результате воздействия электрического тока или электрической дуги. В большинстве случаев электротравмы излечиваются, однако при тяжелых ожогах исход поражения может быть смертельным.
Различают несколько видов местных электрических травм.
Электрический ожог, являющийся самой распространенной электротравмой, может быть токовым (или контактным) и дуговым.
Токовый ожог обусловлен прохождением тока через тело человека в результате его контакта с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.
Ожоги разделяют на четыре степени: I- покраснение кожи, II-образование пузырей, III-омертвение всей толщи кожи; IV-обугливание тканей. Тяжесть поражения организма обусловливается не степенью ожога, а площадью обожженной поверхности тела. Токовые ожоги возникают при напряжении не выше 1-2 кВ и в большинстве случаев им присваивают I и II степень. Встречаются и тяжелые ожоги.
Дуговой ожог является следствием образования электрической дуги между токоведущей частью и телом человека, которая и причиняет ожог. Дуга имеет температуру выше 3500 0 С и обладает весьма значительной энергией. Дуговые ожоги, как правило, тяжелые и имеют III или IV степень тяжести.
Электрические знаки - это четко очерченные пятна серого или, бледно-желтого цвета, образующиеся на коже человека в результате действия тока. Знаки могут быть и в виде царапин, ран, порезов или ушибов, бородавок, кровоизлияний и мозолей. Как правило, электрические знаки безболезненны, и лечение их заканчивается благополучно.
Металлизация кожи - это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Это может произойти при коротком замыкании, отключении рубильника, находящегося под нагрузкой и т. п. Металлизация сопровождается ожогом кожи, вызываемым нагретым металлом.
Электроофтальмия - это поражение глаз, вызванное интенсивным излучением электрической дуги, спектр которой содержит вредные для глаз ультрафиолетовые и инфракрасные лучи. Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через тело человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. При Электрических ударах исход воздействия тока на организм может быть разным – от легкого, едва ощутимого сокращения мышц пальцев руки до прекращения работы сердца или легких, т.е. до смертельного поражения. Электрические удары в зависимости от исхода воздействия тока на организм условно делят на следующие четыре степени: I - судорожное сокращение мышц без потери сознания; II- судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но сохранившимся дыханием и работой сердца; III- потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (либо того и другого вместе); IV- клиническая (мнимая) смерть – переходной период от жизни к смерти, наступающей с момента прекращения деятельности сердца и легких.
Факторы, определяющие опасность поражения электрическим током
Характер и последствия воздействия на человека электрического тока определяются электрическим сопротивлением тела человека, напряжением тока и продолжительностью воздействия электрического тока, зависят от пути прохождения тока через тело человека, рода и частоты электрического тока, а также от условий внешней среды и индивидуальных особенностей человека.
Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека является проводником электрического тока, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому токуоказывает кожа, поэтому общее сопротивление тела человека определяется главным образом величиной сопротивления кожи
Сопротивление тела человека при сухой чистой и неповрежденной коже (измеренное при напряжении 15-20 В) колеблется в пределах от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних слоев тела составляет всего 300-500 Ом.
В действительности сопротивление тела человека не является постоянным. Оно зависит от состояния кожи, окружающей среды, параметров электрической цепи и т.д. Повреждения рогового слоя (порезы, царапины, ссадины) снижают сопротивление тела до 500-700 Ом, что увеличивает опасность поражения человека током. Такое же влияние оказывает увлажнение кожи водой или потом. Поэтому работа с электроустановками влажными руками и в условиях, вызывающих увлажнение кожи, а также при повышенной температуре усугубляет опасность поражения человека током.
Загрязнение кожи вредными веществами, хорошо проводящими электрический ток (пыль, окалина), тоже приводит к снижению ее сопротивления.
Имеют значение площадь контакта и место касания, поскольку сопротивление кожи неодинаково на разных участках тела. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица, шеи, ладоней и рук, особенно на стороне, обращенной к туловищу (подмышечных впадинах и др.). Кожа тыльной стороны кисти и подошв имеет сопротивление, во много раз превышающее сопротивление кожи других участков тела.
При увеличении тока и времени его прохождения сопротивление тела человека падает, потому что вследствие местного нагрева кожи расширяются сосуды, усиливается кровоснабжение этого участка и потовыделение.
Сопротивление тела человека уменьшается при повышении частоты тока и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает устойчивость к электрическому току.
Сила тока и напряжение . Основным фактором, определяющим ту или иную степень поражения человека электрическим током, является сила тока, проходящего через его тело (таблица 9.1). С увеличением силы тока сопротивление тела человека падает, так как усиливается местный нагрев кожи, что приводит к расширению сосудов, усилению снабжения этого участка кровью и увеличению потовыделения.
Таблица 9.1 - Пороговые значения различных видов тока
* Мгновенная остановка сердца наступает при силе тока, равной 5 А.
Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, поскольку оно определяет значение силы тока, проходящего через человека. Рост напряжения приводит к пробою рогового слоя кожи, сопротивление кожи уменьшается в десятки раз, приближаясь к сопротивлению внутренних тканей (300- 500 Ом), соответственно увеличивается сила тока.
Особенности воздействия электрического тока на организм человека передаются данными таблицы 9.2
Род и частота электрического тока . Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменного. Это вытекает из сопоставления пороговых значений ощутимого и неотпускающего постоянного и переменного токов. Но это справедливо лишь до напряжений 250-300 В. При более высоких значениях напряжения постоянный ток становится более опасным, чем переменный (с частотой 50 Гц).
В случае переменного тока важное значение имеет его частота. С увеличением частоты переменного тока полное сопротивление тела уменьшается и при 10-20 кГц наружный слой кожи практически утрачивает сопротивление электрическому току, что также приводит к увеличению тока, проходящего через человека, а следовательно, повышается опасность поражения.
Таблица 9.2 - Особенности воздействия электрического тока на организм человека
| Сила тока, мА | Характер воздействия | ||
| Переменный ток 50 Гц | Постоянный ток | ||
| 0,6 – 1,5 | Начало ощущения - слабый зуд, пощипывание кожи под электродами | Не ощущается | |
| 2,0 – 4,0 | Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку | Не ощущается | |
| 5,0 – 0,7 | Болевые ощущения усиливаются во всей кисти, сопровождаясь судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья | Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом | |
| 8,0 – 10 | Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки еще можно оторвать от электродов | Усиление ощущения нагрева | |
| 10 – 15 | Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов. С увеличением продолжительности протекания тока боли усиливаются | Еще большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и в прилегающих областях кожи | |
| 20 – 25 | Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено | Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущения внутреннего нагрева. Незначи-тельные сокращения мышц рук | |
| 25 – 50 | Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруднено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания | Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц | |
| 50 – 80 | Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца | Ощущения очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания. Руки невозможно оторвать от электродов из-за сильных болей при нарушении контакта | |
| Паралич дыхания при длительном протекании тока | |||
| То же действие за меньшее время | Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания | ||
| Более 5000 | Дыхание парализуется немедленно - через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разрушение тканей | ||
Наибольшую опасность представляет ток с частотой от 50 до 1000 Гц. При дальнейшем повышении частоты опасность поражения уменьшается и полностью исчезает при частоте 45-50 кГц. Эти токи опасны лишь с точки зрения ожогов. Снижение опасности поражения током с ростом частоты становится практически заметным при 1 - 2 кГц.
Продолжительность воздействия электрического тока. Длительное воздействие электрического тока приводит к тяжелым, а иногда смертельным поражениям человека.
Безопасным считается длительное воздействие тока силой 1 мА, при продолжительности действия до 30 с безопасен ток 6 мА.
Практически допустимыми с достаточно малой вероятностью поражения приняты следующие значения силы тока:
Путь прохождения тока через тело человека . Этот фактор играет также существенную роль в исходе поражения, так как ток может пройти через жизненно важные органы - сердце, легкие, головной мозг и т.д.
Индивидуальные свойства человека. Установлено, что физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары.
Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, имеющие заболевания сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и легких, нервные болезни и др.
Условия внешней среды. Состояние окружающей воздушной, среды, а также окружающая обстановка могут существенным образом влиять на опасность поражения током.
Сырость, токопроводящая пыль, наличие едких паров и газов, разрушающе действующих на изоляцию электроустановок, а также высокая температура окружающего воздуха, снижают электрическое сопротивление тела человека, что еще больше увеличивает опасность поражения током.
Воздействие тока на человека усугубляют также токопроводящие полы и близко расположенные к электрооборудованию металлические конструкции, имеющие связь с землей, так как при одновременном касании этого предмета и корпуса электрооборудования, случайно оказавшегося под напряжением, через человека пройдет ток большой силы.
В зависимости от перечисленных условий, повышающих опасность воздействия тока на человека, «Правилами устройства электроустановок» все помещения по опасности поражения людей электрическим током делят на четыре класса.
Характер и последствия воздействия на человека электрического тока зависят от следующих факторов:
Электрического сопротивления тела человека;
Величины действующего на человека напряжения и силы тока;
Продолжительности воздействия электрического тока;
Рода и частоты электрического тока;
Пути тока через человека;
Условия внешней среды и факторы трудового процесса.
Электрическое сопротивление тела человека. Тело человека является проводником электрического тока, неоднородным по электрическому сопротивлению. Наибольшее сопротивление электрическому току оказывает кожный покров, поэтому сопротивление тела человека определяется главным образом состоянием кожного покрова.
Кожный покров состоит из двух основных слоёв: наружного – эпидермиса и внутреннего – дермы. Эпидермис также имеет слоистую структуру, в которой самый верхний слой называется роговым. Роговой слой в сухом и незагрязнённом состоянии можно рассматривать как диэлектрик – его удельное электрическое сопротивление достигает 10 5 …10 6 Ом·м, т.е. в тысячи раз превышает сопротивление других слоев кожного покрова и внутренних тканей организма. Сопротивление внутреннего слоя кожного покрова (дермы) незначительно; оно во много раз меньше сопротивления рогового слоя. Сопротивление тела человека при сухом, чистом и неповреждённом кожном покрове колеблется от 3 до 100 кОм и более, а сопротивление внутренних органов составляет всего 300…500 Ом.
В качестве расчётной величины при действии переменного тока промышленной частоты (50 Гц) применяют активное сопротивление тела человека равное 1000 Ом. В действительных условиях сопротивление тела человека не является постоянной величиной. Оно зависит от ряда факторов, в том числе: от состояния кожного покрова и окружающей среды; параметров электрической цепи.
Повреждение рогового слоя кожного покрова (порезы, царапины, ссадины и т.п.) снижают сопротивление тела до 500…700 Ом, что увеличивает опасность поражения электрическим током. Такое же влияние оказывают: увлажнение кожного покрова (например, пόтом); загрязнение вредными веществами (например, пыль, окалина и т.п. вещества).
На сопротивление тела человека оказывает влияние площадь контакта с источником тока, чем она больше, тем меньше сопротивление. До десятков и даже единиц Ом может уменьшаться сопротивление кожного покрова в местах расположения акупунктурных точек на теле человека.
Величина тока и напряжения. Основным фактором, обусловливающим исход поражения электрическим током, является сила тока, проходящего через тело человека. Напряжение, приложенное к телу человека, также влияет на исход поражения, но лишь постольку, поскольку оно определяет величину тока, проходящего через человека.
В практике электротравматизма принято выделять следующие пороги действия электрического тока:
– пороговый электрический ток – величина тока, вызывающая в организме человека едва ощутимые раздражения (небольшое повышение температуры в зоне контакта систочником элекатроэнергии, неуёмное дрожание пальцев рук, повышенное потоотделение и т.п. факторы). Эти ощущения вызывает сила тока: 0,6…1,5 мА (для переменного тока частотой 50 Гц); 5…7 мА (для постоянного тока);
– неотпускающий ток, – величина электрического тока, вызывающая непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, в которых зажат проводник. Величина неотпускающего тока при времени действия 1…3 с составляет 10…15 мА для переменного и 50…60 мА для постоянного токов. При такой силе тока человек уже не может самостоятельно разжать руки, в которых зажаты токоведущие части электрооборудования;
– фибрилляционный (смертельный) ток – величина электрического тока, вызывающая фибрилляцию сердца (разновременное и разрозненное сокращение отдельных волокон сердечной мышцы, неспособное поддерживать её самостоятельную работу). При длительности действия 1…3 с по пути рука-рука, рука-ноги величина этого тока составляет ~ 100 мА для переменного и ~ 500 мА для постоянного тока. В то же время сила тока величиной 5 А и более фибрилляцию сердечной мышцы не вызывает – происходит мгновенная остановка сердца и паралич мышц грудной клетки.
Сила пороговых токов считается длительно безопасной величиной для человека.
Безопасных напряжений среди тех величин, которые используются в практической деятельности человека, не существует, поскольку сила тока при любом малом из указанных напряжений может превысить силу пороговых токов при аномально малых сопротивлениях тела человека. Например, контакт полюсов гальванического элемента (U = 1,5 В) с акупунктурными точками человека (R ~ 10 Ом) может вызвать протекание постоянного электрического тока между ними силой 1,5 А, что даже при кратковременном действии превышает смертельную величину в 3 раза.
Продолжительность воздействия электрического тока. С повышением времени протекания тока через человека повышается вероятность прохождения его через сердце в момент наиболее уязвимой для всего кардиоцикла фазы Т (окончание сокращения желудочков и перехода их в расслабленное состояние ~ 0,2 с). Кроме того, с увеличением времени протекания электрического тока через человека усугубляются все негативные явления как местного, так и общего действия.
Род тока и частота переменного электрического тока. Постоянный ток примерно в 4…5 раз безопаснее переменного промышленной частоты (50 Гц). Объяснить этот факт можно сложной структурой сопротивления тела человека. Сопротивление человеческого тела включает в себя активную (омическую) и ёмкостную составляющие, причём последняя возникает при включении человека в электрическую цепь (Рис. 1).
Рис. 1. Упрощённая электрическая схема замещения сопротивления тела человека
Ra – активная (омическая) составляющая; Rс – ёмкостная составляющая
Наличие ёмкостной составляющей обусловлено тем, что между электродом, касающимся тела человека (корпус электрооборудования, провода электросети и т.п.), и землёй (пол, площадка для обслуживания оборудования и т.п.), на которой стоит человек, расположен роговой слой кожного покрова – практически диэлектрик, что образует конденсаторную систему (электрическую ёмкость). Если через человека протекает постоянный ток, то он воздействует только на активную составляющую общего сопротивления (Ra), так как электрическая ёмкость для постоянного тока является разрывом цепи. Переменный ток протекает и через активную и через ёмкостную составляющие общего сопротивления человека (Ra и Rс), что, при прочих равных условиях, приводит к бόльшему отрицательному воздействию на организм.
С повышением частоты переменного тока (относительно 50 Гц) его общее негативное действие снижается, сравниваясь на частоте ~ 1000 Гц с действием постоянного тока. На частоте ~ 50 Гц и выше переменный ток общего действия на человека практически не оказывает. Это явление можно объяснить тем, что наибольшая плотность зарядов (ионов, электронов) в плоскости поперечного сечения проводника при протекании переменного тока высокой частоты наблюдается на периферии этого сечения; если в качестве проводника рассматривать человека, то на периферии поперечного сечения туловища и конечностей мы увидим кожный покров, обладающий сопротивлением, близким к таковому у диэлектриков. Местное действие переменного тока высокой частоты при этом сохраняется.
Это положение справедливо лишь до напряжений 250…300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 Гц.
Путь тока через тело человека играет существенную роль в исходе поражения, т.к. электрический ток может пройти через жизненно важные органы: сердце, лёгкие, головной мозг и др. Влияние пути тока на исход поражения определяется также величиной сопротивления кожного покрова человека на различных участках его тела.
Количество возможных путей тока через тело человека, называемых петлями тока, достаточно много. Чаще всего встречаются ток протекает по петлям: рука-рука; рука-ноги; нога-нога; голова-руки; голова-ноги. Наиболее опасными являются петли: голова-руки и голова-ноги, но они возникают относительно редко.
Условия внешней среды и факторы трудового процесса оказывают существенное влияние на величину сопротивления кожного покрова и в целом тела человека. Так, например, повышенная температура (~ 30 ° С и выше) и относительная влажность воздуха (~ 70 % и выше) способствуют повышенному потоотделению, а, следовательно, резкому уменьшению активного сопротивления тела человека. Интенсивная физическая работа приводит к аналогичному результату.
1. Величина тока – главный фактор, характеризующий степень тяжести электрической травмы. В Приложении М приведены сведения о влиянии на организм человека токов разной величины. Для характеристики такого влияния используют пороговые величины:
- порог чувствительности – минимальная сила тока, которую ощущает человек. Он составляет 0,6...1,5 мА для переменного (частота 50 Гц) и 5...7 мА для постоянного тока. Такой ток безопасен для человека;
- пороговый неотпускающий ток – минимальная сила тока, при которой человек не может самостоятельно оторвать руки от токоведущих частей. По величине такой ток не опасен для человека, однако при длительном воздействии может привести к тяжелым последствиям и даже смерти. При постоянном токе человек может самостоятельно оторвать руку от проводника при любой силе тока, однако в момент отрыва возникают болезненные сокращения мышц, аналогичные возникающим при переменном токе. Человек способен выдержать боль при отрыве от токоведущих частей при силе тока не более 50 – 80 мА.
- пороговый фибриляционный ток – минимальная сила тока, при которой происходит фибрилляция сердечной деятельности пострадавшего. Вызывает смерть потерпевшего, если время прохождения тока превышает 1 с, составляет 100 мА для переменного тока при 50 Гц и 300 мА для постоянного тока. Ток силой более 5 А вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.
- предельно допустимый ток – максимальная сила тока, которая не вызывает электрической травмы при любой продолжительности действия.
2. Род и частота тока – сопротивление тела человека имеет емкостную составляющую, поэтому изменение частоты приложенного напряжения приводит к изменению полного сопротивления тела и увеличение силы проходящего тока.
Увеличение частоты тока от 0 до 200 Гц приводит к увеличению опасности поражения. При частоте тока 100 кГц и выше существует только опасность ожогов. Дальнейшее повышение частоты снижает опасность поражения переменным током, который вообще исчезает при частоте 450 кГц. При напряжении до 500 В постоянный ток безопаснее (в 4-5 раз), выше 500 В – постоянный ток более опасен. Наиболее опасным для человека является переменный ток частоты 50 Гц при напряжении 220 В. Ориентировочные значения предельных величин для такого тока приведены в табл. 6.1
Таблица 6.1. Пороговые значения переменного тока частоты 50 Гц
3. Электрическое сопротивление тела человека определяется сопротивлением рогового слоя кожи и зависит от приложенного напряжения. Сухая неповрежденная кожа имеет сопротивление 500...500 000 Ом. Влажная загрязненная кожа имеет значительно меньшее сопротивление, что обусловлено проходом тока через потовые железы и подкожную область. Сопротивление тела человека переменному току частоты 50 Гц принимают равным 1 000 Ом.
Живой организм состоит из различных клеток и растворов солей, что обусловливает различное электрическое сопротивление разных частей тела. Кроме того, сопротивление кожи в разных местах человеческого организма сильно отличается, поэтому тяжесть электрической травмы не последним образом зависит от места поражения. Фактор внимания повышает сопротивление тела человека и уменьшает вероятность поражения. Известно, что около 85% электрическим травм возникают в конце рабочей смены из-за ослабления внимания работников.
4. Длительность действия тока – при прохождении тока резко уменьшается сопротивление кожи, что приводит к более тяжелым электрическим травмам: через 30 с сопротивление тела уменьшается на 25%, а через 90 с – на 70%. В табл. 6.2 приведена зависимость предельно допустимой силы тока от продолжительности его действия.
Таблица 6.2 – Предельно допустимые значения силы тока (~50 Гц)
Кроме этого, в организме накапливаются последствия воздействия тока и повышается вероятность совпадения момента прохождения тока с уязвимой Т-фазой сердечного цикла (с периодом в 0,15 – 0,20 с, в течение которого заканчивается сокращение желудочков сердца и они переходят в расслабленное состояние). Вот почему при оказании помощи во-первых, нужно прекратить действие тока.
5. Направление прохождения тока – если на пути тока оказываются жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг), то опасность поражения очень велика. При других направлениях прохождения тока тяжесть поражения значительно уменьшается. На практике встречается 15 возможных путей прохождения тока в теле человека, самыми распространенными из них являются направления «рука – рука» (40% случаев) и «правая рука – ноги» (20% случаев). Наиболее опасные пути – «голова – руки» и «голова – ноги», которые на практике реализуются достаточно редко. Наименее опасным является путь «нога – нога» (нижняя петля), который возникает при воздействии на человека напряжения шага.
6. Схема включения в электрическую цепь – человек может прикоснуться одновременно к двум фазным проводам сети переменного тока (двухфазное прикосновение), к одному фазному проводу (однофазное прикосновение), приблизиться на опасное расстояние к неизолированным токоведущим частям, коснуться корпуса электрического оборудования, оказавшегося под напряжением или войти в зону действия шагового напряжения.
5. Индивидуальные свойства человека – физически здоровые люди легче переносят электрические удары, чем больные и слабые. Наименее устойчивыми к действию электрического тока являются люди с нервными заболеваниями, заболеваниями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции, легких. Физическое и эмоциональное напряжение повышает опасность поражения человека электрическим током.