Воздействие электрического тока на человека

Введение 2

Действие электрического тока на организм человека 3

Местные электротравмы 3

Общие электротравмы 5

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током 6

Род и частота тока 9

Путь замыкания тока 9

Сопротивление человека 10

Окружающая среда 10

Влияние продолжительности действия тока 11

Влияние состояния человеческого организма 11

Фактор влияния 12

Литература 15

Введение

Окружающая среда (природная, производственная и бытовая) таит в себе потенциальную опасность различного вида. Среди них - поражение электрическим током. С широким применением на производстве и в быту достижений научно-технического прогресса факторы этого риска возрастают, хотя современные электрические приборы и проходят аттестацию с точки зрения техники безопасности.

Опасность поражения электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер предосторожности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. Человек не может обнаружить без специальных приборов напряжение на расстоянии, оно выявляется лишь тогда, когда происходит прикосновение к токоведущим частям. По сравнению с другими видами производственного травматизма, электротравматизм составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым и особенно летальным исходом занимает одно из первых мест. На производстве из-за несоблюдения правил техники безопасности происходит 75% электропоражений.

Действие электрического тока на организм человека.

При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственном соприкосновении с находящимися под напряжением проводками электрического тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций.

Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что, во первых , ток не имеет внешних признаков и как правило человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность; во вторых , воздействия тока на человека в большинстве случаев приводит к серьезным нарушениям наиболее важных жизнедеятельных систем, таких как центральная нервная, сердечно-сосудистая и дыхательная, что увеличивает тяжесть поражения; в третьих , переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока; в четвертых, воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию одергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.

Электрический ток, проходя через тело человека, может оказывать биологическое, тепловое, механическое и химическое действия. Биологическое действие заключается в способности электрического тока раздражать и возбуждать живые ткани организма, тепловое – в способности вызывать ожоги тела, механическое – приводить к разрыву тканей, а химическое – к электролизу крови.

Воздействие электрического тока на организм человека может явиться причиной электротравмы. Электротравма – это травма, вызванная воздействием электрического тока или электрической дуги. Условно электротравмы делят на местные и общие. При местных электротравмах возникает местное повреждение организма, выражающиеся в появлении электрических ожогов, электрических знаков, в металлизации кожи, механических повреждениях и электроофтальмии (воспаление наружных оболочек глаз). Общие электротравмы , или электрические удары, приводят к поражению всего организма, выражающемуся в нарушении или полном прекращении деятельности наиболее жизненно важных органов и систем – легких (дыхания), сердца (кровообращения).

Местные электротравмы

Это ярко выраженные местные (локальные) повреждения тканей тела, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Местным повреждением чаще всего подвергается поверхность кожи человека, но в некоторых случаях поражаются и мышечные ткани, а также связки и кости. Обычно местные электротравмы излечиваются работоспособность человека полностью или частично восстанавливается. Однако в некоторых случаях местные электротравмы приводят к гибели человека. К местным электротравмам относят:

электрические ожоги,

электрические знаки (метки тока),

электрометаллизацию кожи,

механические повреждения,

электроофтальмию.

Электрический ожог является самой распространенной электро­травмой, возникающей у большинства (63 %) пострадавших от электри­ческого тока. В зависимости от условий возникновения ожог может; быть токовый (контактный), возникающий при прохождении тока через тело человека в результате его контакта с токоведущей частью, или дуговой, вызванный воздействием на тело человека электрической дуги.

В электроустановках возможны также ожоги и без прохождения тока, в частности, при прикосновении человека к сильно нагретым частям электрооборудования, от разлетающихся раскаленных частиц металла и т.п.

Различают четыре степени ожогов:

I степень - покраснение кожи и незначительная боль;

II степень - образование волдырей (пузырей) на покрасневшей воспаленной коже;

Ш степень - омертвление всей толщи кожи;

IV степень - обугливание кожи и мышечных тканей.

Обычно тяжесть повреждения организма при ожогах обусловлива­ется не столько степенью ожога, сколько площадью пораженной ожогом поверхности тела. Известно, что поражение ожогом более одной трети поверхности тела приводит к смертельному исходу.

Электрические знаки (метки тока) возникают, в отличие от ожо­гов, при хорошем контакте с электродами. По внешнему виду они пред­ставляют собой припухлость на коже человека круглой или овальной формы, края которой резко очерчены белой или серой каймой. Кожа в этом месте затвердевает в виде мозоли и приобретает серый или желтовато-серый цвет. В пораженном местe происходит как бы омертвение верхнего слоя кожи. Каких-либо по­краснений или воспалений не наблюдается. Электрические знаки, как правило, безболезненны и обычно заканчиваются заживлением. С тече­нием времени верхний слой кожи сходит и пораженный участок приобретает первоначальный цвет, эластичность и чувствительность.

Электрометаллизация кожи - это поверхностное пропитывание кожи мельчайшими частицами металла, расплавляющегося и испаряю­щегося под действием электрической дуги. Поврежденный участок кожи имеет жесткую шероховатую поверхность. Пострадавший испытывает неприятное ощущение от присутствия в коже инородных частиц. Исход такого поражения, как и при ожоге, зависит от площади пораженной по­верхности кожи. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и эластичность, все болезненные

ощущения исчезают.

Механические повреждения возникают вследствие резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием проходящего через человека электрического тока. При этом могут произойти разрывы сухожилий, кожи, кровеносных сосудов и нервных волокон. Кроме того, могут иметь место вывихи суставов и переломы костей. Механические повреждения происходят довольно редко, но являются, как правило, серьезными травмами, требующими длительного лечения.

Электроофтальмия - это воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей, создаваемых электрической дугой. Электроофтальмия развивается через, 4...8 часов после ультрафиолетового облучения. При этом имеют место покраснение и воспаление кожи и слизистых оболочек век, слезотече­ние, гнойные выделения из глаз, спазмы век и частичное ослепление. Пострадавший испытывает головную боль и резкую боль в глазах, усиливающуюся на свету. В тяжелых случаях нарушается прозрачность роговой оболочки, сужается зрачок. Обычно болезнь продолжается несколько дней. Однако в случае поражения роговой оболочки лечение оказывается более слож­ным и длительным.

Общие электротравмы

Электрический удар - это общее биологическое воздействие электрического тока на организм, которое проявляется в виде рефлекторного (непроизвольного) возбуждения живых тканей организма протекающим через них током. Электрический удар является автоматической реакцией (рефлексом) организма на производимое электрическим током внешнее раздражение. Этот вид воздействия электрического тока выражается очень резко, так как обусловлен действием электрического тока через нервную систему. Электрический удар может привести к судорогам мышц, остановке дыхания, нарушению деятельности сердца и к шоку.

Известно, что при протекании через тело человека переменного тока промышленной частоты начало его ощущения у разных людей на­ступает при различных силах тока и лежит в пределах от 0,8 до 3 мА, что объясняется индивидуальными особенностями человека. Наблюде­ниями установлено, что 99,5 % всех людей начинают ощущать ток силой в 1 мА, который, и принят в качестве порогового неощутимого тока. При протекании через тело тока, лишь незначительно превышающего поро­говый неощутимый ток, человек ощущает слабый зуд, покалывание и пощипывание кожи в месте контакта с электродом. При дальнейшем увеличении тока (до 5 мА) интенсивность неприятных раздражающих ощущений нарастает, одновременно появляются непроизвольные со­кращения (судороги) мышц рук и предплечий. Однако эти судороги еще таковы, что человек может самостоятельно их преодолеть и разорвать цепь протекающего через него тока без посторонней помощи, хотя и с трудом. Иными словами, эти судороги и вызывающие их токи будут для человека отпускающими.

Начиная с 6 мА, отдельные люди (0,5 %) уже не в состоянии самостоятельно разорвать цепь протекающего через них тока, то есть для них ток становится неотпускающим. Поэтому ток силой 6 мА принят в каче­стве порогового неотпускающего тока.

Электрический удар может привести к шоку.

Шок - это тяжелое общее расстройство всех функций организма (кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п.), вызываемое тяжелым психическим потрясением или резким физическим воздействием, которыми может сопровождаться электрический удар. Шок может длиться от нескольких десятков минут до суток. Если пострадавшему не будет оказана своевременная медицинская по­мощь, то наступает смерть в результате полного угасания жизненно важ­ных функций организма.

Можно сделать вывод, что смертельный исход при электро­травмах может наступить в результате следующих повреждений орга­низма:

нарушение сердечной деятельности;

остановка дыхания;

обширные ожоги (обычно при напряжениях выше 1000 В).

Очень часто смерть наступает в результате одновременного дейст­вия нескольких из вышеупомянутых причин, так как в человеческом ор­ганизме все его жизненные функции взаимосвязаны.

Остановка дыхания и прекращение кровообращения (отсутствие пульса) являются первыми внешними признаками смерти. Однако различают два основных этапа смерти:

- клиническую (или «мнимую») смерть;

- биологическую смерть.

Клиническая смерть - это переходное состояние от жизни к смер­ти, наступающее с момента прекращения деятельности сердца и легких. Длительность клинической смерти определя­ется периодом времени с момента прекращения кровообращения и ды­хания до начала гибели клеток коры головного мозга. У большинства нормальных людей это время не превышает 6 минут. Если в этот период начать оказывать пострадавшему соответствующую помощь, то даль­нейшее развитие смерти может быть приостановлено и жизнь человека сохранена. Если пострадавшему не оказать своевременную помощь, то клиническая смерть переходит в биологическую смерть, под которой понимают необратимое явление, характеризую­щееся прекращением биологических процессов в клетках и тканях орга­низма и распадом белковых структур. Спасти человека после этого ста­новится невозможным.

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током.

К факторам, влияющим на исход поражения электрическим током, относят:

величину тока, величину напряжения, время действия, род и частоту тока, путь замыкания, сопротивление человека, окружающую среду, фактор внимания.

Величина тока

По величине тока, токи подразделяются на:

неощущаемые (0,6 – 1,6мА);

ощущаемые (3мА);

отпускающие (6мА);

неотпускающие (10-15мА);

удушающие (25-50мА);

фибрилляционные (100-200мА);

тепловые воздействия (5А и выше).

Величина напряжения и время действия

По ГОСТ 12.1.038-82 ССБТ «Предельно допустимые величины напряжений и токов. Электробезопасность». Факторы величины напряжения и время воздействия электрического тока, приведены в табл. 1.

Таблица 1

При кратковременном воздействии (0,1-0,5с) ток порядка 100мА не вызывает фибрилляции сердца. Если увеличить длительность воздействия до 1с, то этот же ток может привести к смертельному исходу. С уменьшением длительности воздействия значение допустимых для человека токов существенно увеличивается. При изменении времени воздействия от 1 до 0,1с допустимый ток возрастает в 16 раз.

Кроме того, сокращение длительности воздействия электрического тока уменьшает опасность поражения человека исходя из некоторых особенностей работы сердца. Продолжительность одного периода кардиоцикла (рис. 2.1.) составляет 0075-0,85с.

В каждом кардиоцикле наблюдается период систолы, когда желудочки сердца сокращаются (пик QRS) и выталкивают кровь в артериальные сосуды.

Фаза Т соответствует окончанию сокращения желудочков и они переходят в расслабленное состояние. В период диастола желудочки наполняются кровью. Фаза Р соответствует сокращению предсердий. Установлено, что сердце наиболее чувствительно к воздействию электрического тока во время фазы Т кардиоцикла. Для того чтобы возникла фибрилляция сердца, необходимо совпадение по времени воздействия тока с фазой Т, продолжительность которой 0,15-0,2с. С сокращением длительности воздействия электрического тока вероятность такового совпадения становится меньше, а следовательно, уменьшается опасность фибрилляции сердца. В случае несовпадения времени прохождения тока через человека с фазой Т токи, значительно превышающие пороговые значения, не вызовут фибрилляции сердца.

Характер воздействия.

Значение	Характер воздействия
	Переменный ток 50 Гц	Постоянный ток
	Начало ощущения - слабый зуд, пощипывание кожи под электродами	Не ощущается
	Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку	Не ощущается
	Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаются судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья. Руки, как правило, можно оторвать от электродов	Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом
	Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от электродов	Усиление ощущения нагрева
	Едва переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руки невозможно оторвать от элек­тродов. С увеличением продол­жительности протекание тока боли усиливаются	Еще большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и в прилегающих областях кожи
	Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено	Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущения внутреннего нагрева. Незначительные сокращения мышц рук
	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
	Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца	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
	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич сердца	Паралич дыхания при длитель­ном протекании тока
	То же действие за меньшее время	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания
	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

Род и частота тока.

Постоянный и переменный токи оказывают различные воздействия на организм главным образом при напряжениях до 500 В. При таких напряжениях степень поражения постоянным током меньше, чем переменным той же величины. Считают, что напряжение 120 В постоянного тока при одинаковых условиях эквивалентно по опасности напряжению 40 В переменного тока промышленной частоты. При напряжении 500В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдаются.

Исследования показали, что самыми неблагоприятными для человека являются токи промышленной частоты (50Гц). При увеличении частоты (более 50Гц) значения неотпускающего тока возрастает. С уменьшением частоты (от 50Гц до 0) значения неотпускающего тока тоже возрастает и при частоте, равной нулю (постоянный ток – болевой эффект), они становятся больше примерно в три раза.

Значения фибрилляционного тока при частотах 50-100Гц равны, с повышением частоты до 200Гц этот ток возрастает примерно в 2 раза, а при частоте 400Гц – почти в 3,5 раза.

Путь замыкания тока.

При прикосновении человека к токоведущим частям путь тока может быть различным. Всего существует 18 вариантов путей замыкания тока через человека. Основные из них:

голова – ноги;

рука – рука;

правая рука – ноги;

левая рука – ноги;

нога – нога.

Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие органы человека подвергаются воздействию тока, и от величины тока, проходящего непосредственно через сердце. Так при протекании тока по пути «рука – рука» через сердце проходит 3,3% общего тока, по пути «левая рука - ноги» 3,7%, «правая рука – ноги» 6,7%, «нога – нога» - 0,4%. Величена неотпускающего тока по пути «рука – рука» приблизительно в два раза меньше, чем по пути «рука – ноги».

Сопротивление человека.

Величина тока походящего через какой-либо участок тела человека, зависит от приложенного напряжения (напряжения прикосновения) и электрического сопротивления оказываемого току данным участком тела.

Между воздействующим током и напряжением существует нелинейная зависимость: с увеличением напряжения ток растет быстрее. Это объясняется главным образом нелинейностью электрического сопротивления тела человека. На участке между двумя электродами электрическое сопротивление тела человека в основном состоит из сопротивлений двух тонких наружных слоев кожи, касающихся электродов, и внутреннего сопротивления остальной части тела. Плохо проводящий ток наружный слой кожи, прилегающий к электроду, и внутренняя ткань, находящаяся под плохо проводящим слоем, как бы образуют обкладки конденсатора емкостью С и сопротивлением его изоляции V н (рис.2.2.). С увеличением частоты тока сопротивление тела человека уменьшается и при больших частотах практически становится равным внутреннему сопротивлению.

При напряжении на электродах 40-45В в наружном слое кожи возникают значительные напряженности поля, которые полностью или частично нарушают полупроводящие свойства этого слоя. При увеличении напряжения сопротивление тела уменьшается и при напряжении 100-200В падает до значения внутреннего сопротивления тела. Это сопротивление для практических расчетов может быть принято равным 1000 Ом.

Окружающая среда.

Влажность и температура воздуха, наличие заземленных металлических конструкций и полов, токопроводящая пыль и другие факторы окружающей среды оказывают дополнительное влияние на условие электробезопасности. Во влажных помещениях с высокой температурой или наружных электроустановках складываются неблагоприятные условия, при которых обеспечивается наилучший контакт с токоведущими частями. Наличие заземленных металлических конструкций и полов создает повышенную опасность поражения вследствие того, что человек практически постоянно связан с одним полюсом (землей) электроустановки. Токопроводящая пыль также улучшает условия для электрического контакта человека как с токоведущими частями, так и с землей.

Влияние продолжительности действия тока

При увеличении продолжительности действия тока увеличиваются опасность и последствия воздействия тока на организм.

При длительном протекании тока это объясняется повышенным выделением тепла, что приводит к потовыделению, увлажнению кожи, снижению сопротивления тела человека, и, как следствие, к возрастанию тока и увеличению опасности.

При кратковременном воздействии тока (менее 1 с) опасность зависит от того, с какой фазой работы сердца совпал момент прохождения тока. Известно, что в каждом кардиоцикле продолжительностью около 1с сердце в течение 0,1 с. находится в расслабленном состоянии и в это время особенно чувствительно к прохождению тока, что увеличивает вероятность возникновения фибрилляции. При длительности более 1 с ток не может не совпасть с этим состоянием сердца. При уменьшении продолжительности действия тока уменьшается и вероятность совпадения момента прохождения тока с расслабленным состоянием сердца, что снижает опасность поражения.

Согласно ГОСТ 12.1.038-82 предельно допустимый ток
, не вызывающий фибрилляции сердца (пороговый нефибрилляционный ток) в интервале времени t = 0,2... 1 с, можно определить из выражения:

Т. е. чем меньше длительность протекания тока, тем меньше веро­ятность возникновения фибрилляции сердца.

Влияние состояния человеческого организма

Тяжесть исхода электротравмы зависит от физического состояния пострадавшего в момент поражения, в первую очередь от состояния нервной системы. Отсутствие внимания, подавленное состояние, состояние алкогольного опьянения, а также некоторые болезни-все эти факторы увеличивают вероятность тяжелого и смертельного исхода электротравмы.

Увеличивают опасность поражения электрическим током некото­рые болезни. В соответствии с приказом Министерства здравоохранения в перечень медицинских противопоказаний к допуску на работы по обслуживанию действующих электротехнических установок включены: психические заболевания со значительными изменениями личности; органические заболевания центральной нервной системы, в том числе эпилепсия и эпилептиформные состояния; наркомания, токсикомания, хронический алкоголизм; гипертоническая болезнь II и III стадий, ишемическая болезнь сердца (стенокардия с частыми приступами) и др.

Большое влияние на исход электротравмы оказывает фактор внимания. Неожиданность поражения, испуг создают дополнительную нагрузку на нервную систему и приводят к снижению электрического сопротивления тела человека, что утяжеляет условия поражения. Если же человек знает о наличии потенциальной опасности поражения током и находится в состоянии направленного внимания, то поражение током (если оно случайно произойдет) не будет для него неожиданным и как правило значительно легче. Объясняется это тем, что под влиянием напряженного внимания усили­вается кровообращение центральной нервной системы. Это вызывает повышенное потребление кислорода, что, в свою очередь, приводит к увеличению числа электронов, участвующих в биохимических реакциях обмена веществ. Усиленный поток электронов сложнее нарушить им­пульсом тока. По­этому сосредоточенный, внимательный к опасности человек менее под­вержен воздействию тока. Таким образом, фактор внимания является одним из решающих для исхода поражения.

Фактор влияния.

Ф

актор влияния играет важную роль при поражении электрическим током. На рис.2.3. представлен график зависимости освобождаемости студентов при поражении электрическим током, если им известно о том, что установка находится под напряжением.

Допустимые уровни напряжений прикосновения и токов по ГОСТ 12.1.038-82.

ГОСТ 12.1.038-82 «ССБТ. Электробезопасность. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов».

Этот ГОСТ устанавливает предельно допустимые уровни прикосновения и токов, протекающих через тело человека, предназначенные для проектирования способов и средств защиты людей при взаимодействии их с электроустановками производственного и бытового назначения постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц. Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам (табл. 1).

Таблица 1

Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи при нормальном режиме работы электроустановок

Род тока	U, В	I, мА
Переменный, 50 Гц
Переменный, 400 Гц
Постоянный
Примечания: 1. Напряжения прикосновения и токи приведены при продолжительности воздействия не более 10 мин. в сутки и установлены, исходя из реакции ощущения. 2. Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (выше 25 о С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в три раза.

Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме производственных электроустановок напряжением до 1000 В с глухозаземленной или изолированной нейтралью и выше 1000 В с изолированной нейтралью не должны превышать значений, указанных в табл. 1. При этом под аварийным режимом электроустановки понимается такая работа неисправной электроустановки, при которой могут возникнуть опасные ситуации, приводящие к электротравмированию людей, взаимодействующих с этой электроустановкой.

Таблица 2

Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи при аварийном режиме работы электроустановок

Род тока

мируе- мая ве- личина

Предельно допустимые уровни, не более, при продолжительности воздействия тока t , с

Выпрямленный двухполупериодный

I ампл, мА

Выпрямленный однополупериодный

I ампл, мА

Примечание: Предельно допустимые уровни напряжений прикосновения и токов, протекающих через тело человека при продолжительности воздействия свыше 1 с, приведенные в табл. 2 соответствуют отпускающим (переменным) и неболевым (постоянным) токам.

Из рассмотренных критериев электробезопасности следует, что за­щиту человека от воздействия напряжений прикосновения и токов мож­но обеспечить либо конструкцией электроустановок, техническими спо­собами и средствами защиты, либо за счет снижения тока, протекающе­го через тело человека, или за счет сокращения времени его воздейст­вия.

. Электрический ток оказывает на человека термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие . Термическое воздействие тока проявляется ожогами...

Расчет электрической подстанции

Дипломная работа >> Физика

... воздействия электрического тока на человека зависит от параметров электрического тока протекающего через тело человека , пути тока через тело человека , продолжительности воздействия тока на человека ...

Техника безопасности (ТБ) – система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от воздействия опасных и вредных факторов.

Электробезопасность – защита от электрического тока, электрической дуги, статического и атмосферного электричества.

3.1 Воздействие электрического тока на организм человека

Проходя через тело человека, электрический ток оказывает на него биологические (сокращение мышц, паралич дыхания и сердца, раздражение и возбуждение нервных окончаний), электролитические (разложение крови и плазмы), термические (ожоги, нагрев тканей и биологических сред) и механические (разрыв и расслоение тканей) воздействия.

При воздействии электрических тока или дуги могут возникнуть электрические удары – внутренние, общие поражения организма человека, связанные: с едва ощутимым сокращением мышц; судорожными сокращениями мышц, сопровождающимися сильными болями без потери сознания; потерей сознания и нарушением сердечной деятельности и (или) дыхания; потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца; состоянием клинической смерти в результате фибрилляции сердца или асфиксии. При местном воздействии электрического тока возникают электротравмы : контактные, дуговые или смешанные электроожоги (четыре степени); металлизация кожи частицами расплавившегося металла; электрические знаки (метки различной формы и цвета, безболезненные, исчезающие со временем); электроофтальмия (воспаление наружной оболочки глаз); механические травмы, вызванные непроизвольным сокращением мышц. Тяжесть поражения электрическим током зависит от силы тока, сопротивления тела человека, пути и времени протекания тока через организм, рода (переменный или постоянный) и частоты тока, условий среды и индивидуальных особенностей человека.

Эквивалентную схему при протекании тока через тело человека можно представить в виде последовательно включенных сопротивлений внутренних органов и кожи (эпидермы) в месте контакта (на входе и выходе) с источником тока (рисунок 3.1). Емкость человеческого тела незначительна, и ее не учитывают в практических расчетах. Сопротивление тела человека при различных расчетах, связанных с обеспечением безопасности, принимают активным и равным 1000 Ом , хотя оно и изменяется в широких пределах. Наибольшим сопротивлением обладает наружный слой кожи толщиной порядка 0,2 мм, состоящий из мертвых ороговевших клеток, наименьшим – спинно-мозговая жидкость. Сухая, чистая, неповрежденная кожа имеет сопротивление значительно больше, чем влажная, с большим pH, потная кожа. С увеличением силы тока и временем его протекания сопротивление тела человека уменьшается. Наибольшая опасность возникает при прохождении тока через головной мозг, легкие, сердце . Наиболее опасным является ток промышленных частот (20 – 1000 Гц) . Постоянный ток напряжений 250 – 300 В менее опасен, чем переменный. Некоторые заболевания человека (сердечно сосудистые, кожные) делают его восприимчивым к электрическому току. Поэтому к обслуживанию электроустановок допускаются лица, прошедшие медицинское освидетельствование.

Рисунок 3.1 – Схема замещения тела человека

По степени физиологического воздействия можно выделить следующие токи промышленной частоты воздействием более 1 секунды:

0,5 – 1,5 мА – пороговый ощутимый ток (т.е. наименьшее значение тока, которое человек начинает ощущать);

10 – 20 мА – пороговый не отпускающий ток (когда из-за судорожного сокращения рук человек самостоятельно не может освободится от токоведущих частей);

80 – 100 мА – пороговый фибрилляционный ток (расчетный поражающий ток), вызывающий неритмичные судорожные сокращения сердца, называемые фибрилляцией.

Поражение электрическим током возможно лишь в состоянии полного покоя сердца человека. При продолжительности воздействия не более 10 минут в сутки в неаварийном режиме при нормальных метеорологических условиях предельно допустимые значения тока : частотой 50 Гц равно 0,3 мА, частотой 400 Гц – 0,4 мА, постоянного тока – 1 мА.

Действие Эл. тока на организм человека, виды воздействия, виды поражения

Электробезопасност ь - это система организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги и статического электричества с целью сокра­щения электротравматизма до приемлемого уровня риска и ниже.

Отличительной особенностью электрического тока от других производственных опасностей и вредностей (кроме радиации) яв­ляется то, что человек не в состоянии обнаружить электрическое напряжение дистанционно своими органами чувств.

В большинстве стран мира статистика несчастных случаев по причинам электропоражения показывает, что общее число травм, вызванных электрическим током с потерей трудоспособно­сти, невелико и составляет приблизительно 0,5-1% (в энерге­тике- 3-3,5%) от общей численности несчастных случаев на производстве. Однако со смертельным исходом такие случаи на производ­стве составляют 30-40%, а в энергетике до 60% . Согласно статистике, 75-80% смертельных поражений элек­трическим током происходит в установках до 1000 В.

Электрический ток протекает через тело человека, если между двумя его точками имеется разность потенциалов. Напряжение между двумя точками цепи тока, которых одновременно касается человек, называется напряжением прикосновения

Действие электрического тока на организм человека

Проходя через организм, электрический ток вызывает тер­мическое, электролитическое и биологическое действие.

Термическое действие выражается в ожогах отдельных уча­стков тела, нагреве кровеносных сосудов и нервных волокон.

Электролитическое действие выражается в разложении кро­ви и других органических жидкостей, вызывая значительные на­рушения их физико-химических составов.

Биологическое действие проявляется в раздражении и воз­буждении живых тканой организма, что может сопровождаться непроизвольным судорожным сокращением мышц, в том числе мышц сердца и легких. В результате могут возникнуть различные нарушения в организме, в том числе нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Раздражающее действие тока на ткани может быть прямым, когда ток проходит непосредственно по этим тканям, и рефлек­торным, то есть через центральную нервную систему, когда путь тока лежит вне этих органов.

Все многообразие действия электрического тока приводит к двум видам поражения: электрическим травмам и электриче­ским ударам.

Электрические травмы - это четко выраженные местные повреждения тканей организма, вызванные воздействием элек­трического тока или электрической дуги (электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреж­дения).

Электрический удар - это возбуждение живых тканей ор­ганизма проходящим через него электрическим током, сопровож­дающееся непроизвольным судорожным сокращением мышц.

Различают четыре степени электрических ударов :

Iстепень - судорожное сокращение мышц без потери соз­нания;

IIстепень - судорожное сокращение мышц с потерей соз­нания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

IIIстепень - потеря сознания и нарушение сердечной дея­тельности или дыхания (либо того и другого вместе);

IVстепень - клиническая смерть, то есть отсутствие дыха­ния и кровообращения.

Клиническая ("мнимая") смерть - это переходный процесс от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения дея­тельности сердца и легких. Длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной дея­тельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга (4-5 мин., а при гибели здорового человека от случайных причин - 7-8 мин.).Биологическая (истинная) смерть - это не­обратимое явление, характеризующееся прекращением биологиче­ских процессов в клетках и тканях организма и распадом белко­вых структур. Биологическая смерть наступает по истечении периода клинической смерти.

Таким образом, причинами смерти от электрического тока могут быть прекращение работы сердца, прекращение дыхания и электрический шок.

Остановка сердца или его фибрилляция , то есть хаотические быстрые и разновременные сокращения волокон (фибрилл) сер­дечной мышцы, при которых сердце перестает работать как насос, в результате чего в организме прекращается кровообращение, может наступить при прямом или рефлекторном действии элек­трического тока.

Прекращение дыхания как первопричина смерти от элек­трического тока вызывается непосредственным или рефлекторным воздействием тока на мышцы грудной клетки, участвующие в процессе дыхания (в результате - асфиксия или удушье по причине недостатка кислорода и избытка углекислоты в организ­ме ).

Виды поражений электрических травм:

- электрические ожоги –

Электрометаллизация кожи

Электрические знаки

Электрические удары

Электроофтальмия

Механические повреждения

Электрические ожог и возникают при термическом действии электрического тока. Наиболее опасными являются ожоги, :возникающие в результате воздействия электрической дуги, такKaк ее температура может превышать 3000°С.

Электрометаллизация кожи - проникновение в кожу под дей­ствием электрического тока мельчайших частиц металла. В результате кожа становится электропроводной, т. е. сопротивление ее резко падает.

Электрические знаки -- пятна серого или бледно-желтого цве­та, возникающие при плотном контакте с токоведущей частью (пс которой в рабочем состоянии протекает электрический ток). При­рода электрических знаков еще недостаточно изучена.

Электроофтальмия - поражение наружных оболочек глаз вследствие воздействия ультрафиолетового излучения электриче­ской дуги.

Электрические удары - общее поражение организма человека, характеризующееся судорожными сокращениями мышц, наруше­нием нервной и сердечно-сосудистой систем человека. Нередко электрические удары приводят к смертельным исходам.

Механические повреждения (разрывы тканей, переломы) про­исходят при судорожном сокращении мышц, а также в результате падений при воздействии электрического тока.

Характер поражения электрическим током и его последствия зависят от значения и рода тока, пути его прохождения, длитель­ности воздействия, индивидуальных физиологических особенностей человека и его состояния в момент поражения.

Электрический шок - это тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма в ответ на сильное электрическое раздраже­ние, сопровождающаяся опасными расстройствами кровообраще­ния, дыхания, обмена веществ и т.п. Такое состояние может про­должаться от нескольких минут до суток.

В основном значение и род тока определяют характер пора­жения. В электроустановках до 500 В переменный ток промыш­ленной частоты (50 Гц) более опасен для человека, чем постоян­ный. Это связано со сложными биологическими процессами, про­исходящими в клетках организма человека. С увеличением часто­ты тока опасность поражения уменьшается. При частоте порядка нескольких сотен килогерц электрические удары не наблюдаются. Токи в зависимости от значения по своему воздействию на организм человека делятся на ощутимые, неотпускающие ифибрилляционные .Ощутимые токи -- токи, вызывающие при прохож­дении через организм ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать воздействие переменного тока (50 Гц) при значениях от 0,5 до 1,5 мА и постоянного тока -- от 5 до 7 мА. В пределах этих значений наблюдаются легкое дрожание пальцев, покалыва­ние, нагревание кожи (при постоянном токе). Такие токи назы­ваютпороговыми ощутимыми токами .

Неотпускающие токи вызывают судорожное сокращение мышц руки. Наименьшее значение тока, при котором человек не может самостоятельно оторвать руки от токоведущих частей, называетсяпороговым неотпускающим током . Для переменного тока это зна­чение лежит в пределах от 10 до 15 мА, для постоянного тока - т 50 до 80 мА. При дальнейшем увеличении тока начинается по­ражение сердечно-сосудистой системы. Затрудняется, а затем останавливается дыхание, изменяется работа сердца.

фибрилляционные токи вызывают фибрилляцию сердца - тре­петание или аритмичное сокращение и расслабление сердечной мышцы. В результате фибрилляции кровь из сердца не поступает в жизненно важные органы и в первую очередь нарушается крово­снабжение мозга. Человеческий мозг, лишенный кровоснабжения, живет в течение 5 - 8 минут, а затем погибает, поэтому в данном случае очень важно быстро и своевременно оказать первую по­мощь пострадавшему. Значения фибрилляционных токов колеб­лются от 80 до 5000 мА

Факторы, влияющие на исход поражения Эл. током

Исход воздействия электрического тока на организм челове­ка зависит от ряда факторов, основными из которых являются: электрическое сопротивление тела человека; величина электрического тока; длительность его воздействия на организм; величина напряжения, воздействующего на организм; род и частота тока; путь протекания тока в теле; психофизиологическое состояние организма, его индивидуальные свойства; состояние и характери­стика окружающей среды (температура воздуха, влажность, зага­зованность и запыленность воздуха) и др.

Сила тока I. Токи:

0,6 – 1,5 mA : возникает ощущение (перемен), не ощущается (постоян)

5 - 7mA : судороги в руках (перемен), возникает ощущение (постоян)

20 -25mA : пороговый, не отпускающий - руки парализуются, оторвать невозможно от оборудования, замедление дыхания (перемен), незначительное сокращение мышц (постоян)

50 - 80mA : фибрилляционный - аритмичное сокращение или расслабление сердечных мышц

	При переменном токе 50 Гц	При постоянном токе
	Возникновение ощущения, легкое дро­жание пальцев рук	Не ощущается
	Судороги в руках	Возникновение ощущения, нагревание кожи Усиление нагревания
	Руки трудно, но еще можно оторвать от электродов; сильные боли в кистях и предплечьях	Усиление нагревания
	Руки парализуются, оторвать их от электродов невозможно, дыхание за­труднено	Незначительное сокращение мышц
	Остановка дыхания. Начало фибрил­ляции сердца	Сильное нагревание; сокра­щение мышц рук; затруднен­ное дыхание
	Остановка дыхания и сердечной дея­тельности (при длительности воздей­ствия более 3 с)	Остановка дыхания

Продолжительность воздействия тока на организм человека - один из основных факторов. Чем короче время воздействия тока, тем меньше опасность.

Если ток неотпускающий, но еще не нарушает дыхания и работы сердца, быстрое отключение спасает пострадавшего, который не смог бы освободиться сам. При длительном воздействии тока сопротивле­ние тела человека падает и ток возрастает до значения, способного вызвать остановку дыхания или даже фибрилляцию сердца.

Остановка дыхания возникает не мгновенно, а через несколько секунд, причем чем больше ток через человека, тем меньше это время. Своевременное отключение пострадавшего позволяет предотвратить прекращение работы дыхательных мышц.

Таким образом, чем меньше длительность действия тока на чело­века, тем меньше вероятность совпадения времени, в течение кото­рого через сердце проходит ток с фазой Т.

Путь тока в теле человека . Наиболее опасно прохождение тока через дыхательные мышцы и сердце. Так, отмечено, что по пути «рука-рука» через сердце проходит 3,3 % общего тока, «левая рука - ноги» - 3,7 %, «правая рука - ноги» - 6,7 %, «нога - нога» - 0,4 %, «голова - ноги» - 6,8 %, «голова - руки» - 7 %. По дан­ным статистики потеря трудоспособности на три дня и более наблю­далась при пути тока «рука - рука» в 83 % случаев, «левая рука - ноги» - в 80 %, «правая рука - ноги» - 87 %, «нога - нога» - в 15 % случаев.

Таким образом, путь тока влияет на исход поражения; ток в теле человека проходит не обязательно по кратчайшему пути, что объ­ясняется большой разницей в удельном сопротивлении различных тканей (костная, мышечная, жировая и т. д.).

Наименьший ток через сердце проходит при пути тока по нижней петле «нога - нога». Однако из этого не следует делать выводы о ма­лой опасности нижней петли (действие шагового напряжения). Обычно если ток достаточно велик, он вызывает судороги ног, и человек падает, после чего ток уже может проходить через грудную клетку, т. е. через дыхательные мышцы и сердце. Наиболее опасный -- это путь, проходящий через головной и спинной мозг, сердце, легкие

Род и частота тока . Установлено, что переменный ток частотой 50-60 Гц более опасен, чем постоянный. так как одни и те же воздействия вызываются большими значениями постоянного тока, чем переменного. Однако даже небольшой постоянный ток (ниже порога ощущения) при быстром раз­рыве цепи дает очень резкие удары, иногда вызывающие судороги мышц рук.

Многие исследователи утверждают, что наиболее опасен переменный ток частотой 50-60 Гц. Опасность действия тока снижается с увеличением частоты , но ток частотой 500 Гц не менее опасен, чем 50 Гц.

Сопротивление тела человека непостоянно и зависит от многих факторов -- состояния кожи, величины и плотности контакта, приложенного напряжения и времени воздействия тока.

Обычно при анализе опасности электрических сетей и при расчетах принято считать сопротивление тела человека активным и равным 1 кОм.

Характер поражения зависит также от времени действия тока. При длительном воздействии тока увеличивается нагревание ко­жи, кожа из-за потовыделения увлажняется, сопротивление ее падает и ток, проходящий через тело человека, резко увеличи­вается.

Характер поражения определяется и индивидуальными физио­логическими особенностями человека. Если человек физически здоров, то электропоражение будет менее тяжелым. При заболе­ваниях сердечно-сосудистой системы, кожи, нервной системы, при алкогольном опьянении электротравма может быть чрезвычайно серьезной даже при небольших воздействующих токах.

Немаловажное влияние на исход поражения оказывает психо­физиологическая подготовленность работника к воздействию. Если человек внимателен, сосредоточен при выполнении работы, подготовлен к тому, что он может подвергаться воздействию электрического тока, то травма может оказаться менее тяжелой.

ПАРАМЕТРЫ окружающей среды : температура, влажность, наличие пыли

Физиологические особенности организма в момент поражения

Приложенное напряжение зависимость прямопропорциональная

Явление при стекании тока в землю

Путь «нога -- нога» являетсянаименее опасным . Чаще всего такой путь возникает в том случае, когда человек попадает под воздействие так называемого напряжения шага, т. е. между точ­ками поверхности земли, находящимися на расстоянии шага друг от друга.

Если произошло замыкание на землю какой-либо цепи - слу­чайное электрическое соединение токоведущей части непосред­ственно с землей или через металлоконструкции, то по земле бу­дет растекаться электрический ток, называемый током замыкания на землю. Потенциал земли по мере удаления от места замыка­ния будет изменяться от максимального до нулевого значения,

так как грунт оказывает сопро­тивление току замыкания на землю.

Рис.1 Включение человека на на­пряжение шага

Если человек попадает в зо­ну растекания тока, то между его ступнями будет существовать разность потенциалов, которая вызовет протекание тока по пу­ти «нога - нога». Результатом воздействия тока может быть сокращение мышц ног, и человек может упасть. Падение вызовет образование.новой, более опасной цепи прохождения тока через сердце и легкие.

На рис. 3.1 показано образо­вание шагового напряжения и приведена кривая распределения потенциала на поверхности зем­ли. На расстоянии 20 м от места замыкания потенциал можно счи­тать равным нулю. Рис. 3.1. Включение человека на на­пряжение шага

Значение тока, проходящего через организм человека, зависит от приложенного напряжения и сопротивления тела. Чем больше напряжение, тем больший ток проходит через человека

(I 2 - путь прохождения более опасный и более выше сила тока)

Напряжения прикосновения и шага

Шаговое напряжение - напряжение на поверхности земли между точками, находящимися на расстоянии шага друг от друга.

Напряжение прикосновения - разность потенциалов двух точек электрич. цепи которых одновременно касается человек.

Чтобы уменьшить разность φ 2 -φ 1 , из зоны растекания нужно выходить мелкими шажками

Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током

Электроустановками называют установки, в которых произво­дится, преобразуется, распределяется и потребляется электриче­ская энергия. К электроустановкам относятся генераторы и элек­тродвигатели, трансформаторы и выпрямители, аппаратура про­водной, радио- и телевизионной связи и др.

Безопасность работ в электроустановках зависит от электри­ческой схемы и параметров электроустановки, номинального на­пряжения, окружающей среды и условий эксплуатации. С точки зрения обеспечения безопасности все электроустановки согласно ПУЭ делятся на установки до 1000 В и установки выше 1000 В. Поскольку установки выше 1000 В являются более опасными, то к защитным мерам в них предъявляются более жесткие требо­вания.

Электроустановки могут быть расположены в закрытых поме­щениях и вне их. Условия окружающей среды оказывают суще­ственное влияние на состояние изоляции электроустановки, на

сопротивление тела человека, а следовательно, и на безопасное? обслуживающего персонала. Условия работы по степени электробезопасности делятся на три категории: с повышенной опасность» поражения людей электрическим током; особо опасные; без повышенной опасности.

Условия с повышенной опасностью характеризуются наличие одного из следующих признаков: - токопроводящие основания (железобетонные, земляные, металлические, кирпичные);

Токопроводящая пыль, ухудшающая условия охлаждения ц изоляции, но не вызывающая опасности пожара;

Сырость (относительная влажность, превышающая 75%);

Температура, длительно превышающая +35°С;

Возможность одновременного прикосновения человека к зазем­ленным металлоконструкциям, с одной стороны, и к металличе­ским корпусам электрооборудования - с другой.

Для уменьшения опасности поражения электрическим током в этих условиях рекомендуется применять малое напряжение (не более 42 В).

Особо опасные условия характеризуются наличием одного из следующих признаков:

особая сырость (относительная влажность, близкая к 100%);

химически активная среда, разрушающая изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

не менее двух признаков с повышенной опасностью.

В условиях без повышенной опасности отсутствуют вышепере­численные признаки

Поражающее действие электрического тока на организм человека принято называть электротравматизмом. Необходимо принять во внимание, что этому виду производственных травм свойственно большое число исходов с тяжелыми и даже летальными последствиями. Ниже представлен график, демонстрирующий процентное соотношение между ними.

Как показывает статистика, наибольший процент электротравм (от 60 до 70%) приходится на эксплуатацию электрооборудования до 1000 вольт. Такой показатель объясняется как распространенностью установок данного класса, так и слабой подготовкой рабочего персонала.

В большинстве случаев получение электротравм связано с нарушением норм безопасности и незнанием элементарных законов электротехники. Например, электробезопасность не допускает использовать пенные огнетушители как первичные средства пожаротушения электрооборудования.

Охрана труда требует, чтобы все, кто работает с электрооборудованием, в обязательном порядке проходили инструктаж электробезопасности. Где рассказывается об опасности электротока, какие меры необходимо предпринимать при электротравмах, а также способы оказания необходимой в этих случаях помощи.

Заметим, что количество электротравм значительно ниже среди лиц, обслуживающих электрооборудование с напряжением свыше 1000В, это указывает на хорошую подготовку таких специалистов.

Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током

Есть несколько доминирующих причин, от которых зависит характер повреждений при электротавме:

Виды воздействия

Электроток силой от 0,5 до 1,5 мА считается минимальным для восприятия человеком, когда происходит превышение этого порогового значения, начинает появляться ощущение дискомфорта, которое выражается в непроизвольном сокращении мышечной ткани.

При 15 мА и более полностью теряется контроль над мышечной системой. В этом состоянии без посторонней помощи оторваться от электрического источника не представляется возможным, поэтому данную пороговую величину силы электротока называют неотпускаемой.

При силе электротока, переходящей рубеж 25 мА, происходит паралич мышц, отвечающих за работу дыхательной системы, что грозит удушьем. Если этот порог существенно превышается, наступает фибрилляция (сбой сердечного ритма).

Видео: действие электрического тока на организм человека

Ниже приведена таблица, где указана допустимая величина напряжения, тока и времени их воздействия.

Электротравмы могут произвести следующие виды воздействий:

• тепловое, появляются ожоги различной степени, которые могут нарушить работу как кровеносных сосудов, так и внутренних органов. Обратим внимание, что термическое проявление действия электротока наблюдается при большинстве электротравм;
• воздействие электролитического характера становится причиной изменения физического и химического состава тканей, вследствие расщепления крови и прочих жидкостей организма;
• физиологическое, приводит к судорожным сокращениям мышечных тканей. Заметим, что биологическое действие электротока также нарушает работу и других важных органов, например, сердца и легких.

Виды электротравм

Воздействие электротока вызывает следующие характерные повреждения:

• электроожоги, могут возникнуть вследствие прохождения электротока или быть вызваны электрической дугой. Заметим, что такие электротравмы встречаются чаще всего (около 60%);
• появление на коже овальных пятен серого или желтого цвета в местах прохождения электротока. Омертвевший слой кожного покрова огрубевает, через какое-то время такое образование, называемое электрическим знаком, самостоятельно сходит;
• проникновение мелких частиц металла (оплавившегося от КЗ или электродуги) в кожный покров. Такой вид травмы называют металлизацией кожи. Для пораженных участков характерен темно-металлический оттенок, прикосновение к нему вызывает болезненные ощущения;
• световое действие, становится причиной электроофтальмии (воспалительного процесса глазной оболочки) из-за ультрафиолетового излучения, характерного для элетродуги. Для защиты достаточно использовать специальные очки или маску;
• механическое воздействие (электрический удар) происходит вследствие непроизвольного сокращения мышечной ткани, в результате этого может случиться разрыв кожного покрова или других органов.

Заметим, что из всех описанных выше электротравм наибольшую опасность представляют последствия электрического удара, их разделяют по степени воздействия:

1. вызывают сокращения мышечной ткани, при этом пострадавший не теряет сознания;
2. судорожные сокращения мышечных тканей, сопровождается потерей сознания, кровеносная и дыхательная системы продолжают функционировать;
3. происходит паралич дыхательной системы и нарушение сердечного ритма;
4. наступление клинической смерти (дыхание отсутствует, сердце останавливается).

Шаговое напряжение

Учитывая нередкие случаи поражения от шагового напряжения, имеет смысл рассказать подробнее о механизме его воздействия. Обрыв линии электропередач, или нарушение целостности изоляции в проложенном под землей кабеле приводят к образованию вокруг проводника опасной зоны, в которой происходит «растекание» тока.

При попадании в эту зону можно подвергнуться воздействию напряжения шага, его величина зависит от разности потенциалов между местами, где человек касается земли. На рисунке наглядно продемонстрировано как это происходит.

На рисунке отмечено:

• 1 – электропроводка;
• 2 – место падения оборвавшегося провода;
• 3 – человек, попавший в зону растекания электротока;
• U 1 и U 2 – потенциалы в точках, где ноги соприкасаются с землей.

Напряжение шага (V ш)определяется следующим выражением: U 1 -U 2 (В).

Как видно из формулы, чем больше будет расстояние между ступнями, тем значительней разность потенциалов и выше V ш. То есть, при попадании на участок, где происходит «растекание» электротока, для выхода из него нельзя делать большие шаги.

Как необходимо действовать, оказывая помощь при электротравмах

Первая помощь при поражении электрическим током заключается в определенной последовательности действий:

Воздействие электрического тока на организм человека носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие.

Как известно, организм человека состоит из большого количества солей и жидкости, что является хорошим проводником электричества, поэтому действие электрического тока на организм человека может быть летальным.

Убивает не напряжение, а ток

Это, пожалуй, самая основная проблема подавляющего большинства обычных людей. Все считают, что опасно напряжение, но правы они лишь частично. Само по себе напряжение (разность потенциалов между двумя точками цепи) на организм человека никак не воздействует. Все процессы, имеющие отношение к поражению, проходят под действием электротока той или иной величины.

Выше ток - больше опасность. Частичная правота относительно напряжения заключается в том, что от его значения зависит сила тока. Именно так - ни больше, ни меньше. Все, кто учился в школе, без труда вспомнят закон Ома:

Ток = напряжение / сопротивление (I=U/R)

Если считать сопротивление тела человека величиной постоянной (это не совсем так, но об этом позже), то ток, а значит, и поражающее действие электричества, будут напрямую зависеть от напряжения. Выше напряжение - выше ток. Вот откуда убеждение в том, что чем выше напряжение, тем оно опаснее.

Связь тока с сопротивлением

Согласно закону Ома ток зависит и от сопротивления. Чем ниже сопротивление, тем выше и, значит, опаснее ток. Не будет условий для прохождения тока (сопротивление цепи бесконечно велико) - не будет опасности при любом напряжении

Предположим (только теоретически), вы сунули палец в розетку, стоя на сырой земле и получите мощный удар. Поскольку ваше тело имеет невысокое сопротивление, ток из розетки устремится по цепи человек - земля.

А теперь прежде чем сунуть палец в розетку, вы встали на диэлектрический коврик или надели диэлектрические боты. Сопротивление диэлектрического коврика или бот настолько велико, что ток через них и, соответственно, вас, будет пренебрежимо мал - микроамперы. И хотя вы будете находиться под напряжением в 220 В, ток через вас течь практически не будет, а значит, и электрического удара вы не получите. Вы вообще не почувствуете никакого дискомфорта.

Именно по этой причине птица, сидящая на высоковольтном проводе (он оголен, не сомневайтесь), спокойно чистит перышки. Более того - если чрезмерно прыгучий человек, этакий Бэтмен, подскочит и вцепится в фазный провод ЛЭП, с ним тоже ничего не случится, хотя он и окажется под напряжением в киловольты. Повисит и спрыгнет. У электриков даже есть такой тип работ - под напряжением (не путайте с работой на электроустановках, находящихся под напряжением).

Но вернемся к варианту с розеткой, в котором вы стояли на сырой земле. Ударит - это факт. Но насколько сильно?

Определение степени поражения

Сопротивление человеческого тела в обычных условиях составляет 500-800 Ом. Сопротивление сырой земли можно в учет не брать - оно может оказаться крайне низким и на результат расчетов не повлиять, но справедливости ради добавим к сопротивлению тела еще 200 Ом. Быстренько считаем по приведенной выше формуле:

220 / 1000 = 0.22 А или 220 мА

Степень действия тока на организм человека вкратце можно выразить вот через такой список:

• 1-5 мА - ощущение покалывания, легкие судороги.
• 10-15 мА - сильная боль в мышцах, судорожное их сокращение. Самостоятельно освободиться от действия тока возможно.
• 20-25 мА - сильная боль, паралич мышц. Самостоятельно освободиться от действия тока практически нереально.
• 50-80 мА - паралич дыхания.
• 90-100 мА - остановка сердца (фибрилляция), смерть.

Очевидно, что ток в 220 мА намного превосходит смертельное значение. Многие скажут, что сопротивление тела человека много больше килоома. Верно. Сопротивление верхнего слоя кожи (эпидермиса) может достигать мегаома и даже более, но слой этот настолько тонок, что тут же пробивается напряжением выше 50 В. Поэтому в случае с электророзетками на свой эпидермис можете не рассчитывать.

Опасность зависит от частоты

При значениях напряжения до 400 В переменный ток частотой 50 Гц намного опаснее постоянного, поскольку, во-первых, сопротивление тела человека переменному току ниже, чем постоянному. Во-вторых, биологическое действие электрического тока переменного типа намного выше, чем постоянного.

При высоких же напряжениях, и, как следствие, высоких постоянных токах в список поражающих факторов добавляется процесс электролиза, происходящего в клеточных жидкостях. В этом случае постоянный ток становится более опасным, чем переменный. Он просто меняет химический состав жидкостей организма. С увеличением частоты картина несколько меняется: ток начинает носить поверхностный характер.

Иными словами, он проходит по поверхности тела, не проникая вглубь организма. Чем выше частота, тем меньший «слой» человеческого организма страдает. К примеру, при частоте в 20-40 кГц фибрилляции сердца не наступает, поскольку ток через него не течет. Взамен этой беды появляется другая - при высокой частоте происходит сильное поражение (ожог) верхних слоев тела, которое с не меньшим успехом приводит к смерти.

Пути прохождения электротока через организм

Влияние тока на организм человека зависит не только от его величины, но и от пути прохождения. Если человек просто залез пальцами в розетку, то ток потечет только через кисть. Стоит на сыром полу и коснулся оголенного провода - через руку, торс и ноги.

Вполне очевидно, что в первом случае пострадает лишь кисть, а освободиться от действия электротока не составит труда, поскольку мышцы руки выше кисти сохранят управляемость. Второй случай намного серьезней, особенно если рука левая. Здесь ток сковывает мышцы, не давая человеку самостоятельно освободиться от действия электричества. Но хуже всего, что в этом случае страдают легкие, сердце и другие жизненно важные органы. Те же проблемы ожидают при пути рука-рука, голова - рука, голова - ноги.

Влияние электрического тока на человека

Проходя через тело человека, электроэнергия оказывает на организм сразу несколько видов воздействия. Всего их существует четыре:

1. Термическое (нагрев).
2. Электролитическое (диссоциация, приводящая нарушению химических свойств жидкостей).
3. Механическое (разрыв тканей как следствие гидродинамического удара и судорожного сокращения мышц).
4. Биологическое (нарушение биологических процессов в клетках).

В зависимости от величины, пути прохождения, частоты и длительности воздействия электроток может вызывать абсолютно разные как по характеру, так и по тяжести повреждения организма. Самыми распространенными из них можно считать:

1. Судорожное сокращение мышц.
2. Судорожное сокращение мышц, дыхание и сердцебиение сохраняются.
3. Остановка дыхания, возможно нарушение сердечного ритма.
4. Клиническая смерть, дыхания и сердцебиения нет.

Безопасное напряжение

Для выяснения этого вопроса не нужно использовать никаких формул - все уже рассчитано, запротоколировано и завизировано специально обученными людьми. В зависимости от рода тока согласно ПЭУ безопасным напряжением рекомендуется считать:

Переменное до 25 В или постоянное до 60 В - в помещениях без повышенной опасности;

Переменное до 6 В или постоянное до 14 В - в помещениях повышенной опасности (сыро, металлические полы, токопроводящая пыль и пр.).

Определение шагового напряжения

Этот вопрос, представляющий чисто академический интерес, требует ответа хотя бы потому, что попасть под напряжение шага может практически каждый, выходящий из дома. Итак, предположим, что на линии электропередач оборвался провод и упал на землю. При этом короткого замыкания не произошло (земля относительно сухая и устройство аварийной защиты не сработало). Но даже сухая земля имеет довольно низкое сопротивление и по ней потек ток. Причем потек во все стороны как вглубь, так и по поверхности.

Благодаря сопротивлению почвы при удалении от провода напряжение постепенно падает и на некотором расстоянии исчезает. Но фактически оно не исчезает бесследно, а равномерно распределяется, «размазывается» по земле. Если воткнуть щупы вольтметра в грунт на некотором расстоянии друг от друга, то прибор покажет напряжение, которое будет тем выше, чем ближе упавший провод и больше расстояние между щупами.

Если вместо щупов окажутся ноги человека, бодро идущего на работу, то он попадет под напряжение, которое и называется шаговым. Чем ближе упавший провод и шире шаг, тем выше напряжение.

Грозит такой вид напряжения тем же, чем и обычный - поражением той или иной степени. Даже если ток, протекающий по петле нога-нога, окажется и не особо опасен, он вполне может вызвать судорожное сокращение мышц. Пострадавший падает и попадает под более высокое напряжение (расстояние руки - ноги больше), которое к тому же начинает течь через жизненно важные органы. Вот теперь о безопасности и речи быть не может - человек попал под опасное для жизни напряжение.

Если вы почувствовали, что попали под напряжение шага (ощущение можно сравнить с теми, которые возникают от прикосновения к «дерущейся током» стиралки). Поставьте ноги вместе, минимально сократив расстояние между ними, и осмотритесь. Если вы видите в радиусе 10-20 м электрическую опору (столб) или трансформаторную подстанцию, то, скорее всего, оттуда и растут уши у проблемы. Начинайте двигаться в противоположную от них сторону шажками по несколько сантиметров. Вы ведь помните, что чем меньше шаг, тем ниже шаговое напряжение. Если понять откуда появилось напряжение невозможно, выберите произвольное направление.

Похожие статьи