Меню

Характер воздействия тока человека

Воздействие электрического тока на организм человека

Воздействие электрического тока на организм человека

Первые упоминания об электричестве, относятся к IV веку до нашей эры в трудах греческого философа Аристотеля, а в V веке д. н. э., ученый Фалес Милетский упоминал об этом явление в своих трудах. В дальнейшем, вплоть до 17 века в истории человечества не зафиксированы упоминания об электричестве. В конце 18-го века впервые упоминается о влиянии электрического тока на человеческий организм, но в то время ученые еще мало знали о том какую опасность представляет ток для человека.

  1. Основные понятия
  2. Характер и последствия воздействия на человека
  3. Типы поражения электрическим током
  4. Виды воздействия электрического тока на организм человека
  5. Основные виды поражения в результате воздействия электрического тока
  6. Основные причины поражения электрическим током

Основные понятия

Электрический удар – возбуждение живых тканей организма протекающим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.

image 4

Формула 1 – Расчет силы тока.

Как мы знаем, по степени электропроводимости все вещества делятся на 3 вида (Рисунок 1)

image 15

Рисунок 1 – Типы веществ по электропроводности

Человеческое тело довольно хорошо проводит электрический ток, а ток проходя через наш организм при превышении определенно его значения способен вызывать различные неприятные последствия, вплоть до летального исхода. Величина тока проходящего через тело попавшего под напряжение, зависит в первую очередь от величин напряжения и сопротивления организма. Сопротивление организма складывается из внутреннего – внутренние ткани, сосуды, и внешнего – кожа.

Внутреннее сопротивление у всех людей относительно мало, и составляет примерно 1000 Ом. Причем если кровь, мышечная ткань, костный и головной мозг имеют удельное сопротивление всего лишь 0,5–1 Ом/м, то сопротивление жира, костей, сухожилий и хрящей достигает 3-20 кОм/м. Сопротивление же чистой сухой кожи может достигать 100 кОм, как раз оно и определяет общее сопротивление тела человека.

Сопротивление человека зависит от многих факторов:

  • места приложения электродов;
  • площади касания (площадь соприкосновения больше – сопротивление организма меньше);
  • время прохождения тока (при увеличении длительности нахождения человека под напряжением — сопротивление организма уменьшается тк в нем нарушаются процессы терморегуляции, происходит местный нагрев внутренних органов и кожи, она выделяет пот, соответственно проводимость кожи возрастает а сопротивление уменьшается, что еще больше увеличивает нагрев…;
  • величины приложенного напряжения — с повышением напряжения уменьшается сопротивление тела в десятки раз: во-первых, за счет упомянутого выше нарушения процесса терморегуляции; во-вторых, за счет развития процессов пробоя кожи при величине приложенного напряжения выше 50 В. при этом величина сопротивления кожи уменьшается до 300 – 500 Ом.

В среднем, общее сопротивление средне-статического человека составляет 50 кОм, оно у всех людей разное, может меняться со временем, в течение жизни, и даже в течении суток и зависит не только от физического состояния кожи, но и от психоэмоционального состояния человека. Прикоснувшись к неизолированному проводнику электрического тока, человек сам становиться «элементом» электрической цепи, и ток протекая через организм оказывает на него специфическое действие.

Характер и последствия воздействия на человека

Характер и последствия опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:

  1. от величины и рода (переменный или постоянный) протекающего тока;
  2. продолжительности его воздействия (чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия);
  3. пути протекания;
  4. от физического и психологического состояния человека;
  5. от состояния внешней среды, например при высокой влажности воздействие электричества на организм будет сильнее.

Величина и тип протекающего тока является главным фактором от которого зависит исход его воздействия на организм человека (или животного).

По степени воздействия на человека от величины ток делится на три пороговых значения:

  • Человек начинает ощущать воздействие проходящего сквозь него переменного тока при значении 0,6 мА, прямого начиная с 5-7 мА. Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами.
  • Следующий порог – порог неотпускающего (удерживающего) тока. Его значение для переменного тока составляет ≥10 мА, для постоянного ≥50 мА.
  • Третье пороговое значение – фибрилляционный ток. Это значение переменного тока 100 мА, а постоянного 300 мА, при длительности воздействия такого тока 0,5 сек, может наступить остановка сердца или его фибрилляция.

В таблице 1 приведены различные реакции организма человека на электрический ток в зависимости от его силы и типа.

Сила тока, мА

Характер воздействия

Постоянный ток

Переменный ток 50 Гц

Начало ощущения — слабый зуд, пощипывание кожи под электродами

Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку

Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом

Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаются судорогами. Руки, как правило, можно оторвать от электродов

Усиление ощущения нагрева

Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно оторвать от электродов

Усиление ощущения нагрева

Едва переносимые боли во всей руке. Руки невозможно оторвать от электродов.

Еще большее усиление ощущения нагрева кожи.

Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено

Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц

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 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

Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца

Паралич дыхания при длительном протекании тока

Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд — паралич сердца

Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд — паралич дыхания

То же действие за меньшее время

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, разрушения тканей

Как видно из таблицы 1, переменный ток более опасен чем постоянный. Тем не менее, даже небольшой, ниже порога ощущения постоянный ток, дает сильные удары способные вызвать судороги мышц. А при значении напряжения выше 500 В уже опаснее постоянный ток так как он обладает большой «липучестью» и от него практически невозможно самостоятельно освободиться.

В то же время, хотя переменный ток считается более опасным для человека, но это касается в основном частоты 50 Гц. С увеличением частоты, даже с учетом что сопротивление организма падает и ток текущий через него увеличивается – опасность поражения снижается электротоком и полностью исчезает при частоте 450 — 500 гГц, т.к. при высокой частоте возникает так называемый «skin» эффект – ток идет по поверхности организма, те по коже, и не может поразить человека. Но с токами такой частоты мы практически не сталкиваемся ни в быту, ни на производстве, в отличие от 50 герцового переменного напряжения, которое является стандартом в электросетях России.

Типы поражения электрическим током

В зависимости от того, какой наступает исход от электроудара, выделяют 5 типов:

  1. судорожные сокращения мышц, человек находится в сознании;
  2. судорожные сокращения мышц, человек без сознания, дыхание и работа сердца присутствуют;
  3. отсутствие дыхания с нарушением работы сердца;
  4. электрический шок, сильное расстройство дыхания, расстройство функционирования кровеносной и нервной системы, наступление глубокой депрессии которая может длиться от нескольких десятков минут до нескольких суток и в конечном итоге наступает либо полное выздоровление, либо биологическая смерть;
  5. клиническая смерть, отсутствует дыхания, остановка сердца. Ее еще называют мнимой смертью, длится 6-8 минут, является переходным состоянием от жизни к смерти. По прошествии указанного времени, если не проводить реанимационные мероприятия – наступает биологическая смерть.

Также, большое значение имеет и путь, по которому проходит ток через организм т.е. какими частями тела человек касается токопроводящей части. Чаще всего люди «включаются» в электрическую цепь таким образом, что ток проходит по петлям: «рука-ноги», «рука-рука», «нога-нога», «рука-голова», «ноги-голова».

Наибо̀лее опасны петли прохождения, при которых ток проходит через самые важные жизненные органы: сердце, головной мозг, спинной мозг которые к тому же имеют наименьшее электрическое сопротивление в организме и соответственно пропускают через себя бо̀льшее значение силы тока. Отсюда напрашиваются очевидные выводы что наиболее опасные петли «рука-рака» и пути проходящие через голову, а путь «нога-нога» наименее опасный, но тем не менее это не так, так как при этом возникает шаговое напряжение, ноги парализуются – человек оказывается в лежачем состояние и поражение током наносится всему организму.

Есть два варианта подключения организма к электрической цепи:

  1. двухфазное – человек одновременно прикасается частями тела к двум фазам (рис 2),
  2. однофазное – прикосновение к фазе и нулевой точке (рис 3).

image 16

Рисунок 2 — Схема двухфазного включения человека в электрическую сеть

Где, а – сеть с изолированной нейтралью; б – сеть с глухозаземленной нейтралью.

Двухфазное подключение самое опасное, так как в этом варианте ток зависит только от напряжения и сопротивления человека (формула 1) и будет иметь максимальное значение чем при однофазном подключение (см. рис 3).

image 17

image 18

Рисунок 3 — Схема однофазного включения человека в электрическую сеть (в)

  • а – сеть с изолированной нейтралью;
  • б – сеть с глухозаземленной нейтралью.
  • в – сеть с заземленной нейтралью

При варианте a на рисунке 3, к сопротивлению человека — Rч, добавляется сопротивление обуви Rоб, Rп – сопротивление пола, сопротивление изоляции фаз – Rиз. Те формула силы тока примет следующий вид (формула – 2).

image 5

Формула 2 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение с изолированной нейтралью.

  • Uф – фазное напряжение, В;
  • Rч – сопротивление человека (принимается равным 1000 Ом.

При расчетах принимается наименьшее сопротивление (при сильном опьянении, с мокрой или поврежденной кожей);

  • Rоб – сопротивление обуви;
  • Rп – сопротивление пола;
  • Rиз – сопротивление изоляции.
Читайте также:  Сила тока уменьшается а работа

С учетом что сопротивления пола-обуви-изоляции имеют на порядки большие значения чем сопротивление человека – то и протекающий при таком варианте ток через человека гораздо слабее и менее опасный чем при 2х фазном подключении.

В аварийном режиме (см. рисунок 3б) когда одна из фаз коротит на корпус или уходит в землю, или происходит касание в месте с поврежденной изоляцией – человек может оказаться под полным линейным напряжением, ток проходящий через организм в таком случае рассчитывается по формуле 3:

image 6

Формула 3 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение в аварийном режиме.

Величина тока при однофазном подключении человека к сети с заземленной нейтралью рассчитывается по формуле 4.

image 7

Формула 4 – Сила тока, проходящего через человека при однофазном подключение с заземленной нейтралью.

Виды воздействия электрического тока на организм человека

По типу воздействия на человеческий организм электричества выделяют следующие виды:

  • Биологическое– проявляется раздражением и возбуждением тканей организма, нарушением биологических процессов, в результате чего может произойти остановка сердца и дыхания. Также ток может подавить весьма биотоки протекающие в теле человека, и тем самым вызвать серьезные расстройства в организме вплоть до его гибели.
  • Термическое– ожоги отдельных участков тела: кожи в месте соприкосновения с электродами и внутренних органов и сосудов на пути прохождения электрического тока, а также от воздействия электрической дуги или искры, образующихся при коротком замыкание или приближении человека близко к местам находящимся под высоким напряжением.
  • Электролитическое— разложение биологических жидкостей, в том числе крови, в результате чего нарушается их физико-химический состав.
  • Механическое– приводит к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также взрывоподобного образования пара, образующегося при вскипании биологических жидкостей под действием тока. От сильных судорог могут возникать вывихи, разрыва мышц, сухожилий и даже переломы.

Основные виды поражения в результате воздействия электрического тока

Электрические ожоги — самая распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный и дуговой. Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В. Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках выше 1000 В и до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от перемены электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.

Электрические знаки – пятна серого или бледно-желтого цвета, образующиеся на коже. Происходит как бы омертвление верхнего слоя пораженного участка кожи и ее затвердевание наподобие мозоли. Обычно электрические знаки безболезненны и при лечении бесследно исчезают. Знаки после поражения током появляются приблизительно у 11-20 % пострадавших.

Металлизация кожи – проникновение в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении и разбрызгивании в случае образования электрической дуги. Металл может проникнуть в кожу также вследствие электролиза в местах соприкосновения человека с токоведущими частями. Возникает приблизительно у каждого десятого пострадавшего. С течением времени пораженный участок кожи регенерирует и приобретает нормальный вид и эластичность. Однако, при поражении глаз, лечение бывает безрезультатным и в результате травмы наступает слепота.

Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Характерные проявления болезни: слезотечение, частичное ослепление и светобоязнь; боль в глазах продолжается обычно несколько дней.

Механические повреждения проявляются под действием тока непроизвольным судорожным сокращением мышц. Это может привести к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей. Такие травмы возникают при контакте с напряжением ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.

Основные причины поражения электрическим током

Самые частые причины по которым люди оказываются под действием электротока следующие:

  • прикосновение к неизолированным токоведущим при котором возникает напряжение прикосновения;
  • появление напряжения на частях установок и машин, не находящихся под напряжением в нормальных условиях эксплуатации (корпуса, пульты и др.), что чаще всего происходит вследствие повреждения изоляции;
  • образование электрической дуги между токоведущей частью и человеком, что возможно в электрических установках напряжением 1 кВ;
  • воздействие напряжения шага (в основном при обрыве провода линии электропередачи когда происходит его замыкание на землю);
  • несогласованные и ошибочные действия персонала, отсутствие надзора за электроустановками под напряжением и ряд других организационных причин.

Предугадать электротравмы трудно, так как электричество невидимо, не имеет запаха. И хотя электротравматизм на производстве случается гораздо реже других видов травм – но находиться на первом месте по тяжести и по количеству смертельных исходов от них. К сожалению немалая часть несчастных случаев происходит из-за несоблюдения правил безопасности при работе с электроустановками, а также недостаточной квалификации работников.

Также часть смертельных исходов происходит потому что не все после электрического удара обращаются к врачу, а как было описано выше, существуют виды травм, при которых если не проводить лечение, смерть может наступить не сразу.

Очень важно в организациях проводить периодические инструктажи и объяснять работникам об опасности электрического тока, рассказывать о безопасных способах работы с электроустановками, обучать оказанию первой помощи пострадавшим.

Источник



Характер воздействия электрического тока на организм

Воздействие электрического тока

На организм человека

При проектировании и выполнении заземляющих устройств (ЗУ) учитывается вероятность травмирования человека электрическим током, так как нельзя исключить соприкосновение людей с опасными напряжениями, появление которых возможно на частях электроустановок, нормально не находящихся под напряжением. Поэтому с целью обеспечения безопасности людей выполняется защитное заземление. Воздействие электрического тока на организм человека зависит от его величины, продолжительности и пути, по которому он проходит, а также от физического состояния человека. Наибольшую опасность представляет ток, проходящий через область сердца.

Воздействия электрического тока на организм человека чрезвычайно разнообразны. Они зависят от множества факторов.

По характеру воздействия различают: термические, биологические, электролитические, химические и механические повреждения.

Термическое воздействие тока проявляется ожогами отдельных участков тела; почернением и обугливанием кожи и мягких тканей; нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути прохождения электрического тока, кровеносных сосудов и нервных волокон, вызывающим в них функциональные расстройства.

Электролитическое воздействие тока проявляется в разложении различных жидкостей организма на ионы, нарушающем их свойства.

Химическое воздействие тока выражается в возникновении химических реакций в крови, лимфе, нервных волокнах с образованием новых веществ, несвойственных организму.

Биологическое воздействие тока проявляется в раздражении и возбуждении тканей организма, возникновении судорог, остановке дыхания, изменении режима сердечной деятельности.

Механическое воздействие тока приводит к сильным сокращениям мышц, вплоть до их разрыва, к разрывам кожи, кровеносных сосудов, переломах костей, вывихам суставов, расслоению тканей.

По видам поражения различают электротравмы и электрические удары.

Электротравмы — это местные поражения (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).

Электрические удары — это общие поражения, связанные с возбуждением тканей проходящим через них током (нарушения функционирования центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения, потеря сознания, расстройство речи, судороги, нарушение дыхания, вплоть до остановки, мгновенная смерть).

По степени воздействия на организм человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.

Ощутимым называется электрический ток, который при прохождении через организм человека вызывает ощутимое раздражение. Ощущение от протекания переменного электрического тока, как правило, начинается от значения 0,6 мА.

Неотпускающим называется ток, который при прохождении через организм человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, ног или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным волокнам, поглощает управляющие биотоки коры головного мозга, что приводит к возникновению эффекта «приковывания» к месту прикосновения. Человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части проводника.

Фибрилляционным называется ток, вызывающий при прохождении че­рез организм человека фибрилляцию сердца – разновременные некоординированные сокращения отдельных мышечных волокон сердца, в конечном итоге приводящие к остановке сердца и параличу дыхания.

Степень поражения электрическим током зависит от:

− общего электрического сопротивления или обратного ему параметра — проводимости организма, которые зависят от индивидуальных особенностей тела человека;

− параметров электрической цепи (напряжение, сила и род тока, частота колебаний), под действие которой попал человек;

− пути прохождения тока через тело человека;

− условий включения в электросеть;

− условий внешней среды (температура, влажность, наличие токопроводящей пыли и др.).

Низкое электросопротивление организма способствует более тяжелым последствиям поражения электрическим током. Электросопротивление тела человека снижают такие показатели, как физиологическое и психологическое состояние (утомление, алкогольное опьянение, голод, заболевание, эмоциональное возбуждение).

Общее электрическое сопротивление человеческого организма суммируется из сопротивлений каждого из участков тела, расположенных на пути прохождения тока.

Переменный ток более опасен, чем постоянный, однако при высоком напряжении (более 500 В) опаснее становится постоянный ток.

Путь электрического тока через тело человека во многом определяет степень поражения организма.

Наиболее часто в практике встречаются варианты, показанные на рис 9.8:

Рис.9.8. Варианты путей прохождения электрического тока через тело человека:

1 — «рука-рука»; 2 — «рука-ноги»; 3 — «рука-нога»; 4 — «руки-ноги»; 5 — «нога-нога»;

6 — «голова-ноги»; 7 — «голова-рука»

Наиболее опасными являются те варианты, в которых в зону поражения попадают жизненно важные органы и системы организмаголовной мозг, сердце, легкие. Это цепи: «голова-руки»; «голова-ноги»; «руки-ноги»; «рука-рука».

Влияние тока на организм человека при условии его прохождения по путям «рука-рука» и «рука-нога» представлено в таблице 9.5.

Характер воздействия электрического тока на организм

Человека.

Значение тока, мА Характер воздействия
Переменный ток 50 Гц Постоянный ток
0,6 – 1,6 Порог ощущения (начало ощущения) – слабый зуд, пощипывание кожи под проводниками Не ощущается
2 – 4 Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку Не ощущается
5 – 7 Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаясь судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья. Руки, как правило, можно оторвать от проводников. Порог ощущения (начало ощущения) –зуд, впечатление нагрева кожи под проводником
8 – 10 Сильные боли с судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от проводников Усиление ощущения нагрева
10 – 15 Неотпускающие токи – непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Едва переносимые боли во всей руке. С увеличением продолжительности протекания тока боли усиливаются. Еще большее усиление ощущения нагрева как под проводником, так и в прилегающих областях кожи.
20 – 25 Руки парализуются мгновенно, оторваться от проводников невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено. Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущение внутреннего нагрева. Незначительное сокращение 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 проводников возникает едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц.
50 – 80 Паралич дыхания через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца. Неотпускающие токи – руки невозможно оторвать от проводников из-за сильных болей при нарушении контакта. Ощущение очень сильного поверхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. Затруднение дыхания.
Фибрилляция сердца через 2-3с; еще через несколько секунд – паралич сердца. Паралич дыхания при длительном протекании тока
То же действие за меньшее время Фибрилляция сердца через 2-3с; еще через несколько секунд – паралич сердца.
Более 500 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.

Наиболее характерными является следующие токи: пороговый ощутимый, пороговый неотпсускающий, пороговый фибрилляционный.

Пороговый ощутимый ток – это наименьшее значение ощутимого тока, т.е. тока, вызывающего при прохождении через организм ощутимые раздражения. Его значение при 50 Гц составляет 0,6 – 1,5 мА.При этом ток 0.63 мА ощущает лишь 1 чел. из тысячи. 1,59 мА — 999 чел. из тысячи и 1,11 мА – 500 чел. из тысячи, т.е. 50 %.

Пороговый неотпускающий ток– это наименьшее значение пропускающего тока, т. е. тока вызывающего при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Его значение при 50 Гц составляет 5 – 25 мА. При этом ток 5,3 мА является неотпускающим лишь для 1 чел. из тысячи, 24,6 мА – для 999 чел. из тысячи и 14,9 мА — для 500 чел. из тысячи, т.е. для 50 % людей.

Пороговый фибрилляционный ток – это наименьшее значение фибрилляционного тока, т. е. тока, вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Его значение при 50 Гц составляет 50 – 350 мА. При этом ток 67 мА вызывает фибрилляцию лишь у 1 чел. из тысячи, 367 мА — у 999 чел. из тысячи и ток 157 мА — у 500 чел. из тысячи, т. е. у 50% людей.

Фибрилляция сердца– нарушение нормального сердечного ритма. Это состояние характеризуется некоорденированными, асинхронными сокращениями мышечной фибрилльной ткани сердца. При фибрилляции сердце не повреждается, но нарушается ритм его работы, оно не бьется, а трепещет. Прекращается циркуляция крови в организме, и смерть наступает в течение нескольких минут.

Источник

Характер воздействия тока на организм человека

date image2015-02-24
views image684

facebook icon vkontakte icon twitter icon odnoklasniki icon

Сила тока, мА Переменный ток Постоянный ток
До 1 Не ощущается
1…8 Ощущения безболезненны. Управление мышцами не утрачено. Возможно самостоятельное освобождение от контакта с частями, находящимися под напряжением Легкий зуд
8…15 Ощущения болезненны. Управление мышцами еще не утрачено и возможно самостоятельное освобождение от действия тока Ощущение тепла
20…50 Ощущения тока очень болезненны. Действие тока распространяется на мышцы грудной клетки, что приводит к затруднению и даже прекращению дыхания. При длительном воздействии, в течение нескольких минут, может наступить смерть вследствие прекращения работы легких Сокращение мышц рук
50…100 Непосредственное влияние на мышцу сердца. При длительности протекания более 0,5 секунд может вызвать остановку или фибрилляцию сердца, т.е. быстрые и хаотические сокращения волокон сердечной мышцы, при которых сердце перестает работать как насос, в результате в организме прекращается кровообращение и наступает смерть Паралич дыхания
100…200 Возникновение фибрилляции сердца

Согласно Правилам устройства электроустановок (ПУЭ) все производственные помещения по опасности поражения электрическим током разделяются на три категории:

1. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих факторов (признаков): сырости, когда относительная влажность превышает 75%; высокой температуры воздуха, превышающей 35 0 С; токопроводящей пыли; токопроводящих полов; возможности одновременного прикосновения к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т.п., с одной стороны, и к металлическим корпусам – с другой.

2. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из трех условий: особой сырости, когда относительная влажность воздуха ближе к 100%; химически активной среды, когда содержащиеся пары или образующиеся отложения действуют разрушающе на изоляцию и токоведущие части оборудования; двух и более признаков одновременно, свойственных помещениям с повышенной опасностью.

3. Помещения без повышенной опасности, характеризующиеся отсутствием признаков повышенной и особой опасности.

Системой стандартов безопасности труда (ГОСТ 12.1.030–81 «Электробезопасность. Защитное заземление, зануление») электробезопасность определяется как система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества.

Степень опасности прикосновения человека к неизолированным токоведущим частям электроустановок, находящихся под напряжением, зависит от вида прикосновения и вида электрической сети. Прикосновения могут быть одно- и двухфазными в трехфазных сетях, а также одно- и двухполюсными в однофазных сетях.

Двухфазное и двухполюсное прикосновения весьма опасны, так как человек оказывается под номинальным напряжением источника электроэнергии. Значение тока, проходящего через человека,

где U – номинальное напряжение источника, В; R – сопротивление человека, Ом.

Электрическое сопротивление тела человека (сопротивление человека) складывается из сопротивления кожи и сопротивления внутренних органов. При расчетах сопротивление тела человека принимается равным 1000 Ом.

К техническим способам и средствам защиты относятся: изоляция токоведущих частей с устройством непрерывного контроля; ограждения; электрическое разделение сетей; применение малых напряжений; электрозащитные средства (блокировка); сигнализация и знаки безопасности; защитное заземление; зануление; защитное отключение; защита от опасности при переходе напряжения с высшей стороны на низшую; компенсация токов замыкания на землю.

Зануление – преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Физическая сущность зануления состоит в том, что благодаря преднамеренно выполненной с помощью нулевого защитного проводника металлической связи корпусов оборудования с глухозаземленной нейтралью источника питания любое замыкание на корпус превращается в однофазное короткое замыкание с последующим автоматическим отключением аварийного участка от сети аппаратами защиты (предохранителями, автоматическими выключателями и др.).

Системы защитного отключения – это специальные электрические устройства, предназначенные для отключения электроустановок в случае появления опасности пробоя на корпус. Так как основной причиной замыкания на корпус токоведущих частей оборудования является наруше-

ние изоляции, то системы защитного отключения осуществляют постоянный контроль за сопротивлением изоляции или токами утечки между токоведущими и нетоковедущими деталями конструкции оборудования.

Одним из мероприятий для обеспечения электробезопасности при работе на электрооборудовании является защитное заземление.

Защитным заземлением называется преднамеренное электрическое соединение с землей или с ее эквивалентом металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Защита достигается путем уменьшения напряжения прикосновения за счет выравнивания потенциала при стекании тока с электроустановки на землю при пробое фазы на корпус установки. Ток растекается от заземлителя равномерно во все стороны по поверхности и в глубину земли. По мере удаления от заземлителя плотность тока убывает, так как увеличивается сечение слоя земли, через которое проходит ток. Расчетным путем установлено, что потенциал поверхности грунта убывает с удалением от заземлителя по закону гиперболы: от максимального значения (на заземлителе) до нуля на расстоянии примерно 20 м.

В зоне растекания тока человек может оказаться под разностью потенциалов, например, на расстоянии шага. Напряжение между двумя точками цепи тока, находящимися одна от другой на расстоянии шага, на которых одновременно стоит человек, называется напряжением шага.

Значение напряжения шага зависит от ширины шага и удаленности человека от места замыкания на землю. По мере удаленности от места замыкания напряжение шага уменьшается. Напряжение шага учитывает форму потенциальной кривой.

Заземление конструктивно представляет собой устройство, состоящее из заземлителей и заземляющих проводников. Заземлители могут быть естественными и искусственными. В качестве естественных заземлителей используются металлические элементы, проложенные в земле, например: металлические элементы (арматура) железобетонных конструкций зданий и сооружений, водопроводные и другие металлические трубопроводы (кроме горючих газов, жидкостей, а также трубопроводов, покрытых изоляцией), металлические оболочки кабелей и т.д. Когда естественные заземлители отсутствуют или их сопротивление недостаточно, то устраиваются искусственные заземлители.

В зависимости от расположения заземлителей относительно заземляемых объектов искусственные заземляющие устройства делятся на контурные и выносные. Обычно заземлители представляют собой электроды, погруженные вертикально или горизонтально в землю. Чаще применяют групповые заземляющие устройства, состоящие из вертикальных стержней, соединенных между собой полосой или круглой сталью. Для повышения эффекта выравнивания потенциала контурное заземление выстраивается в виде заземляющей сетки.

Искусственные заземлители изготавливаются из стали различного профиля. Для обеспечения механической, термической и коррозионной стойкости рекомендуется принимать следующие размеры: диаметр – 40…80 мм, длина – 2…3 м.

Заземляющие проводники обычно изготавливаются из стали прямоугольного или круглого сечения. В сетях напряжением до 1000 В принимается проводимость заземляющих проводников менее 1/3 проводимости фазных проводников. При прокладке заземляющей шины внутри здания наименьшее сечение прямоугольной шины должно составлять 24 мм 2 , у круглой наименьший диаметр 5 мм.

Требования к устройству защитного заземления и зануления электрооборудования определены ПУЭ, в соответствии с которыми они должны устраиваться при номинальном напряжении 380 В и выше переменного тока, а также 440 В и выше постоянного тока. Работы в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных должны выполняться в установках с напряжением питания больше 42 В переменного и более 119 В постоянного тока. Защитному заземлению и занулению подлежат металлические части электроустановок, доступные для прикосновения человека, которые могут оказаться под напряжением UФ в результате повреждения изоляции. В этом случае ток, проходящий через человека,

где R4 – сопротивление тела человека; RСИЗ — сопротивление средств индивидуальной защиты, при их отсутствии RСИЗ = 0.

Защитное заземление применяется для обеспечения защиты людей от поражения электрическим током при прикосновении к металлическим нетоковедущим частям оборудования, которые могут оказаться под напряжением в результате повреждения изоляции. Защитное заземление выполняют путем преднамеренного соединения (металлическими проводниками) нетоковедущих частей электроустановок с «землей» (рис. 8.1) или с ее эквивалентом (ГОСТ 12.1.030–81).

Принцип действия защитного заземления – снижение до безопасных значений напряжения прикосновения и шагового напряжения, возникающих при замыкании фазы на корпус. Это достигается уменьшением потенциала заземляемого оборудования, j=I3R3 (в силу малого сопротивления заземляющего устройства – 4…10 Ом), а также выравниванием потенциалов заземленного оборудования.

Заземлители могут быть естественные и искусственные. В первую очередь используются металлические и железобетонные конструкции зданий, которые должны образовывать непрерывную электрическую цепь по металлу. Естественными заземлителями могут быть проложенные в земле водопроводные и другие металлические трубопроводы, за

исключением трубопроводов горючих и взрывчатых газов и смесей; металлические железобетонные конструкции зданий и сооружений, находящиеся в непосредственном соприкосновении с землей; свинцовые оболочки кабелей, проложенных в земле, и т.д. Для искусственных заземлителей применяются обычно вертикальные и горизонтальные электроды.

Рис. 8.1. Схема защитного заземления:

а – принципиальная; б – эквивалентная

В качестве вертикальных электродов используются стальные трубы с толщиной стенки не менее 3,5 мм (обычно это трубы диаметром 50…60 мм) и уголковая сталь с толщиной полок не менее 4 мм (обычно это уголковая сталь размером от 40х40 до 60х60 мм) и длиной 2,5…3,0 м. Широко применяется также прутковая сталь диаметром не менее 10 мм, длиной до 10 м, а иногда и более. В качестве горизонтального электрода для связи вертикальных электродов применяются полосковая сталь сечением не менее 4х12 мм и сталь круглого сечения диаметром не менее 6 мм.

Различают контурное и выносное заземляющие устройства. При контурном заземлении одиночные заземлители располагаются равномерно по периметру площадки, на которой размещено оборудование, подлежащее заземлению. Внутри защищаемого контура достигается выравнивание потенциалов земли, что определяет минимальные значения напряжения прикосновения и шагового напряжения (рис. 8.2).

Выносное заземляющее устройство размещается вне площадки, где располагается заземляемое оборудование, поэтому выравнивание потенциалов земли и корпусов заземленного оборудования достигается в меньшей степени. Выносное заземление применяют при малых значениях тока замыкания на землю в установках напряжением до 1000 В, где потенциал заземлителя не выше допускаемого напряжения прикосновения.

Рис. 8.2. Схема заземляющего устройства:

I – расположение заземлителей в плане

Источник

Действие электрического тока на организм человека

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, но по числу случаев со смертельным исходом занимает одно из первых мест. Из каждых 100 расследованных случаев, связанных с электрическим током, 90 заканчиваются летальным исходом. Вот почему обслуживание-электрических установок относят к работам, выполняемым в условиях повышенной опасности. Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший не может сам оказать себе помощь.

Действие электрического тока на человека носит сложный и разнообразный характер. При замыкании электрической цепи через организм человека ток оказывает термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в виде ожогов как наружных участков тела, так и внутренних органов, в том числе кровеносных сосудов и нервных тканей. Электроожоги излечиваются значительно труднее и медленнее обычных термических, сопровождаются внезапно возникающими кровотечениями, омертвением отдельных участков тела.

Тело человека является проводником электрического тока. Однако разные ткани тела оказывают току неодинаковое сопротивление. Большое сопротивление оказывают кожа, особенно ее верхний слой, называемый эпидермисом, кости и жировая ткань. Малое сопротивление оказывают внутренние органы, головной и спинной мозг, кровь, оголенные мышцы. Сопротивление Rlt зависит от пола и возраста людей. У женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей — меньше, чем у взрослых, у молодых людей — меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и степенью огрубения верхнего слоя кожи.

Сопротивление тела человека воздействию электрического тока -величина переменная и зависит от многих факторов, в том числе от параметров электрической цепи, физиологического состояния человека, условий окружающей среды и т. п. Во всех расчетах по обеспечению электробезопасности принимают 1000 Ом, т. е. такое сопротивление, когда человек находится в наихудших для себя условиях (нервно-психическое или болезненное состояние, повышенная влажность окружающей среды, наличие большого числа металлических конструкций и т. п.).

Основным поражающим фактором является сила электрического тока, проходящего через тело человека.

Человек начинает ощущать воздействие переменного тока величиной 0,5 . 1,5 мА (1 А = 10 3 мА). Это порог ощутимого тока, который не представляет серьезной опасности, так как человек самостоятельно может нарушить контакт с токоведущей частью электроустановки.

Величину тока 10 . 15 мА называют порогом неотпускающего тока. Эта величина тока при промышленной частоте 50 Гц вызывает непроизвольное сокращение мышц кисти руки и предплечья, сопровождающееся резкой болью. При воздействии этого тока на организм человек не может разжать руку, отбросить от себя провод, т. е. он не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущей частью и оказывается как бы прикованным к ней.

Ток 40 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему, вызывает фибрилляцию сердца. Фибрилляция — это такое состояние сердца, когда оно перестает сокращаться как единое целое в определенной последовательности. При этом происходят отдельные подергивания волокон сердечной мышцы, насосная функция сердца прекращается. Отсутствие кровообращения вызывает в организме недостаток кислорода, что в свою очередь приводит к прекращению дыхания. Такое состояние человека называют клинической смертью -переходным периодом от жизни к смерти. Однако в этот период почти во всех тканях организма еще продолжаются слабые обменные процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. В связи с этим длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток головного мозга. В большинстве случаев это время составляет 4 . 5 мин, но не более 7 мин. Человека, находящегося в состоянии клинической смерти, вернуть к жизни можно, оказав ему оперативную помощь. При доступе свежего воздуха необходимо сделать искусственное дыхание или использовать дефибриллятор — аппарат для прекращения фибрилляции.

Ток 100 мА (0,1 А) считается смертельным, так как происходят немедленная остановка сердца и паралич дыхания.

Тело человека имеет участки, особенно уязвимые к воздействию электрического тока, так называемые акупунктурные точки. Их электрическое сопротивление всегда меньше других зон тела. Наиболее уязвимыми являются тыльная часть кисти, рука на участке выше кисти, шея, висок, спина, передняя часть ноги, плечо.

Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени действия тока резко снижается сопротивление организма , а величина тока, прошедшего через тело, возрастает при постоянном напряжении электрической сети

Электролитическое действие тока вызывает электролиз крови и лимфатической жидкости, в результате чего нарушается их химический состав и ткани организма в целом.

Биологическое воздействие выражается в раздражении живых тканей организма. Электрический ток нарушает действие биотоков, управляющих внутренним движением ткани, вызывает непроизвольное, противоестественное судорожное сокращение мышц сердца и легких.

Механическое действие тока, на организм является причиной электрических травм. Характерными видами электротравм являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей.

Ожоги бывают двух видов — токовый, или контактный, и дуговой. Токовый ожог возникает в результате контакта человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой и большой энергией. Дуговой ожог возникает в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий, отключений разъединителей и рубильников под напряжением. В этом случае дуга может переброситься на человека и через него пройдет ток большой величины — до нескольких десятков ампер.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.

Металлизация кожи — проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. При поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным.

Разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей могут произойти в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока или при падении вниз при выполнении работ на электроустановке, расположенной на высоте.

Исход поражения электрическим током во многом зависит от индивидуальных особенностей человека. Установлено, что здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока, чем больные и слабые. Повышенной восприимчивостью к току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и др. Состояние возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения способствует более тяжелому исходу электротравматизма.

Действие электрического тока не всегда проходит бесследно, возможны отдаленные последствия электротравмы. Наблюдались случаи развития диабета, заболеваний щитовидной железы, половых органов, органического изменения сердечно-сосудистой системы и вегетативно-эндокринного расстройства.

Источник