Какой ток чувствует человек

Род и частота тока

Непосредственным физическим фактором поражения при электротравмах является электрический ток через тело человека. Сопротивление тела человека и приложенное к нему напряжение сказываются лишь в той мере, в какой они изменяют величину тока.

Токи различного рода неодинаково опасны (при прочих равных условиях) для организма. Наиболее опасным следует считать переменный ток промышленной частоты 50 – 60 Гц. Он сильно воздействует на центральную нервную систему и производит сильные сокращения мышц, которые во многих случаях удерживают человека в контакте с частями, находящимися под напряжением, лишая возможности самостоятельно освободится от ТВЧ.

По этому вопросу существует несколько теорий, но ни одна из них не отвечает высоким требованиям современной физиологической науки. Однако, грубо в приближенной форме можно объяснить это явление.

При прикосновении к ТВЧ, находящимся под напряжением, в живой клетке происходит расщепление внутриклеточного вещества на ионы, которые устремляются к внешним оболочкам клеток.

При частоте 50 Гц и близких к ней скорость ионов оказывается достаточной, чтобы за период изменения тока, пройти длину клетки. Это соответствует наибольшему возмущению в клетке и нарушению биохимических процессов в ней.

Дальнейшее повышение частоты, несмотря на рост тока, проходящего через человека, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450 – 500 кГц.

Токи частотой 450 – 500 кГц и более не могут вызвать смертельного поражения вследствие прекращения работы сердца или легких, а также других жизненно важных органов.

Правда, эти токи сохраняют опасность ожогов, как при возникновении электрической дуги, так и при прохождении их непосредственно через тело человека.

Постоянный ток примерно в 4 – 5 раз безопаснее переменного частотой 50 Гц. Проходя через тело человека, он вызывает более слабые сокращения мышц и менее неприятные ощущения по сравнению с переменным током того же значения. Лишь в момент замыкания и размыкания цепи тока человек испытывает кратковременное болезненное ощущение вследствие внезапного судорожного сокращения мышц, подобное тому, которое возникает при переменном токе примерно того же значения.

Сказанное о сравнительной опасности постоянного и переменного токов справедливо лишь для напряжений до 500 В. Считается, что при более высоких напряжениях постоянный ток становится опаснее переменного частотой 50 Гц.

Степень отрицательного воздействия тока на организм человека увеличивается так же и с ростом тока. На плак.23.4 представлена характеристика физиологического действия тока в зависимости от его величины.

Условно различают три степени воздействия электрического тока на организм человека и три его пороговых значения: ощутимый неотпускающий и фибрилляционный.

Переменный ток частотой 50 – 60 Гц

Начало ощущения, легкое дрожание рук

Сильное дрожание пальцев рук

Судороги в руках

Зуд ощущение нагрева

Руки с трудом но можно оторвать от электродов. Сильные боли в пальцах кистях рук

Усиление ощущения нагрева

Руки парализуются мгновенно оторваться от электродов невозможно. Сильные боли затрудняется дыхание

Еще большее усиление ощущения нагрева. Незначительные сокращения мышц рук

Паралич дыхания. Начало трепетания желудочков сердца

Сильное ощущения нагрева. Сокращения мышц рук судорога. Затруднение дыхания

Паралич дыхания. При длительности 3 с и более – паралич сердца трепетание желудочков

Паралич дыхания и сердца при воздействии дольше 01 с. Разрушение тканей тела теплом тока

Плакат 23.4. Характеристика физиологического воздействия тока

в зависимости от его величины

Ощутимый ток – это такой ток, который вызывает при прохождении через человека ощутимые раздражения. Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него переменного тока частотой 50 Гц значением 0,5 – 1,5 мА и постоянного тока значением 5 – 7 мА. Это воздействие ограничивается при переменном токе слабым зудом и легким покалыванием, а при постоянном токе – ощущением нагрева кожи на участке, касающемся токоведущей части. Указанные значения тока являются граничными (пороговыми), с которых начинается область ощутимого воздействия.

Неотпускающий ток – это такой ток, который вызывает при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник. Пороговым неотпускающим током называют наименьшее значение неотпускающего тока. Для переменного тока частотой 50 Гц оно составляет 10 – 15 мА. При этих значениях тока человек чувствует непереносимую боль, а судороги мышц руки оказываются настолько значительными, что он не в состоянии их преодолеть, т.е. не может разжать руку, в которой зажата ТВЧ. Для постоянного тока пороговое значение неотпускающего тока составляет 50 – 80 мА.

Фибрилляционный ток – это такой ток, который при прохождении через тело человека вызывает фибрилляцию сердца.

Пороговым фибрилляционным током называют наименьшее значение фибрилляционного тока.

Фибрилляция (fibrillatio) – быстрое хаотическое сокращение многих отдельных мышечных волокон сердца, в результате которого сердце теряет способность к эффективным и синхронным сокращениям. Пораженный участок сердца после этого перестает нагнетать кровь. Фибрилляция может возникнуть независимо в предсердиях или желудочках сердца. Фибрилляция предсердий (atrial fibrillation) является типичной разновидностью аритмии; проявляется учащенным и неритмичным пульсом и сердцебиением. При фибрилляции желудочков (ventricular fibrillation) сердце перестает сокращаться. Чаще всего причиной такой фибрилляции является инфаркт миокарда.

Для переменного тока частотой 50 Гц фибрилляционным является ток от 100 мА до 5 А, пороговым – 100 мА. Для постоянного тока пороговым фибрилляционным током считается ток 300 мА, верхним пределом – 5 А. Следует подчеркнуть, что эти данные справедливы при условии длительного прохождения тока через человека (не менее 2 – 3 с) по пути «рука – рука» или «рука – ноги».

Ток больше 5 А как при постоянном напряжении, так и частотой 50 Гц фибрилляцию сердца, как правило, не вызывает. При протекании такого тока происходит немедленная остановка сердца, минуя состояние фибрилляции. Если воздействие тока было кратковременным (до 1 – 2 с) и не вызвало паралич сердца, то сердце, как правило, самостоятельно возобновляет нормальную деятельность. При большом токе, даже в случае кратковременного воздействия, наряду с остановкой сердца происходит и паралич дыхания. Причем после снятия напряжения дыхание, как правило, самостоятельно не восстанавливается, и требуется немедленная помощь пострадавшему в виде искусственного дыхания.

Тема 12. Действие электрического тока на организм человека, анализ условий электробезопасности

Электробезопасность — 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 действиевыражается в ожогах отдельных уча­стков тела, нагреве кровеносных сосудов и нервных волокон.

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

Биологическое действиепроявляется 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 токамогут 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 –

Электрические ожоги 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 сокращениямимышц, 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, неотпускающиеифибрилляционные.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 токивызывают 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 токивызывают 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.

1. Сила токаI.Токи:

I, мА	При переменном токе 50 Гц	При постоянном токе
0,6-1,5	Возникновение ощущения, легкое дро­жание пальцев рук	Не ощущается
5-7	Судороги в руках	Возникновение ощущения, нагревание кожи Усиление нагревания
8—10	Руки трудно, но еще можно оторвать от электродов; сильные боли в кистях и предплечьях	Усиление нагревания
20-25	Руки парализуются, оторвать их от электродов невозможно, дыхание за­труднено	Незначительное сокращение мышц
50—80	Остановка дыхания. Начало фибрил­ляции сердца	Сильное нагревание; сокра­щение мышц рук; затруднен­ное дыхание
90—100	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 человеканепостоянно 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» является наименее 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 (I₂— 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 φ₂-φ₁ , из зоны растекания нужно выходить мелкими шажками Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током Электроустановкаминазывают 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 опасностьюхарактеризуются 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 условияхарактеризуются 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 этих условиях рекомендуется применять напряжение 12 В. В условиях без повышенной опасности отсутствуют вышепере­численные признаки ЛЕКЦИЯ 13

4. Факторы, влияющие на исход поражения электрическим током

Воздействие электрического тока на организм человека зависит от многих факторов: от силы тока, от длительности контакта, от вида тока и его частоты, от индивидуальных особенностей тела человека, от места прохождения тока.

1) Длительность протекания тока.

Чем дольше проходит ток через тело человека, тем больше снижается сопротивление организма, тем сильнее последствия, вызванные током.

2) Вид тока и его частота.
Переменный и постоянный токи по-разному воздействуют на человека.

При прикосновении к токоведущим частям, находящимся под напряжением, переменный ток, протекающий через человека, приводит к судорожным сокращениям мышц руки, в которой зажат проводник, при этом пострадавший самостоятельно не может освободиться от действия тока.

Постоянный ток приводит к отбросу пострадавшего от токоведущих частей, что может привести к механическим повреждениям (вывихи, ушибы, переломы и т.п.).

Если напряжение протекающего тока не превышает \(500\) В, то воздействие постоянного тока на организм человека меньше, чем переменного тока. А если напряжение выше \(500\) В, то постоянный ток становится опаснее переменного.

Чем больше частота переменного тока превышает \(50\) Гц, тем меньше последствия электротравмы.
3) Особенности человеческого тела.

Имеют значение также индивидуальные особенности тела человека. Полностью здоровые люди во много раз выносливее, чем больные.

4) Путь протекания тока.

Существенное значение имеет и путь протекания тока через тело человека. Наиболее часто встречающиеся пути протекания тока через организм человека: «правая рука — ноги», «левая рука — ноги», «рука — рука», «нога — нога» (рис. 1).

Рис. \(1\). Схема, пути протекания тока

Наибольшая опасность возникает при непосредственном прохождении тока через жизненно важные органы (сердце, лёгкие, головной мозг). Поэтому наиболее опасными следует признать пути протекания: «левая рука — ноги», «рука — рука», а также «голова — рука», «голова — ноги».

Наименее опасным путём тока (из наиболее часто встречающихся) является путь «нога — нога», когда человек попадает под шаговое напряжение.

Опасность поражения электрическим током зависит также от места контакта тела человека с токоведущей частью, то есть от места «входа тока» в организм. Например, при касании человека токоведущей части рукой, ток может входить через ладонь или тыльную часть руки, через пальцы или всю поверхность руки и т.д.

Наиболее опасными местами входа тока являются: тыльная сторона ладони, шея, голень, виски, грудь. Следует отметить, что данные места на теле человека обладают повышенной электропроводностью.

5) Сила тока.

Ниже рассмотрены реакции человеческого организма, вызванные электрическим током различного вида и различной силы при прохождении тока в направлении «рука — рука» или «рука — нога».

Обычно человек начинает ощущать раздражающее действие переменного тока промышленной частоты \(50\) Гц при величине \(0,6—1,5\) мА и постоянного тока \(5—7\) мА.

Эти токи называются ощутимыми пороговыми токами. Они не представляют опасности для человека, и человек может самостоятельно отключиться от цепи.

При переменных токах \(5—10\) мА раздражающее действие электрического тока становится более сильным, появляется боль в мышцах и непроизвольное их сокращение.

При токах \(10—15 \)мА боль в мышцах становится такой сильной, что человек уже не в состоянии самостоятельно освободиться от действия тока (не может разжать руку, отбросить от себя провод и т.д.).

Переменные токи \(10—15\) мА и выше и постоянные токи \(50—80\) мА и выше называются неотпускающими токами.

Переменный ток \(25\) мА и выше (в зависимости от пути прохождения тока) воздействует на мышцы грудной клетки, что может привести к параличу дыхания и вызвать смерть человека.

Электрический ток около \(100\) мА и более при частоте \(50\) Гц и \(300\) мА и более при постоянном напряжении за короткое время (\(1—2\) с) поражает мышцу сердца человека и вызывает его фибрилляцию. Эти токи называются фибрилляционными.

Токи более \(5\) А вызывают паралич сердца и дыхания, минуя стадию фибрилляции сердца.

При длительном протекании тока (несколько секунд) — тяжёлые ожоги, разрушение тканей организма человека.

7.4. Параметры электрического тока, действующие на человека

Основным поражающим фактором является количество электричества, проходящее через тело человека, определяемое силой тока.

Наименьший переменный ток частотой 50 Гц, который человек начинает ощущать составляет 0,6 — 1,5 мА. Этот ток называется пороговым ощутимым током. При увеличении силы тока до 10 — 15 мА возникают судороги и человек не может самостоятельно разжать руку, в которой зажата токоведущая часть. Этот ток называют пороговым неотпускающим током.

Ток 50 мА вызывает фибрилляцию сердца — хаотическое сокращение сердечной мышцы, нарушается кровообращение в организме. Дальнейшее увеличение тока вплоть до 100 мА приводит к остановке дыхания и полной остановке сердца. Действия переменного и постоянного токов сведены в таблицу 7.1

Действие эл. тока

~50 Гц

U = 250 В

t = 2 с

Пороговый ощутимый, мА

0,6ё1,5

Пороговый неотпускающий, мА

Фибриляционный, мА

Смертельный, мА

Из приведенных данных следует, что переменный ток промышленной частоты f = 50 Гц напряжением до 250 В опаснее постоянного тока одинакового напряжения, т.к. переменный ток вызывает многократное раздражение молекулярных структур организма человека.

Сила переменного тока In = 100 мА, прошедшего через тело человека, является величиной смертельной.

Электрическое сопротивление тела человека — Rh, Oм

Электрическое сопротивление тела человека колеблется у разных людей в зависимости от физического состояния в широких пределах (от 1 до 100 кОм) и определяется, главным образом, сопротивлением наружного слоя кожи — эпидермиса.

Сопротивление внутренних органов, омываемых органической жидкостью, невелико ( от 300 до 500 Ом). Таким образом, верхний слой кожи — эпидермис является защитной оболочкой всего организма, обладает механической прочностью, плохо проводит тепло и электричество. В сухом незагрязненном и не поврежденном состоянии удельное сопротивление эпидермиса достигает r = 10 5 ё 10 6 Ом/ м.

Сопротивление человека Rh зависит от силы тока In, приложенного напряжения U и длительности прохождения тока , т.е. Rh=f(In,U,t).

Рассмотрим эти зависимости:

Зависимость: Rh=f(In). Электрическое сопротивление тела человека уменьшается под действием тока за счет расширения кровеносных сосудов и деформации в них диэлектрических компонентов.

Рассмотрим рисунок 7.1, на котором упрощено представлены два участка кровеносного сосуда без воздействия и под воздействием электрического тока, при этом диэлектрические компоненты крови смоделированы пузырьком воздуха.

F1 Rh 1 F 2 Rh 2

Ih1 =0 Ih 2 >0

U1 =0 U 2 >0

2 3

4 5

Рис. 7.1. Кровеносный сосуд.

а) При отсутствии электрического тока.

б) Под действием электрического тока.

1. Кровеносный сосуд.

1. Пузырек воздуха до деформации.
2. Пузырек воздуха деформированный под действием тока Ih2.
3. Сечение для движения крови при Ih₁=0.
4. Сечение для движения крови при Ih2>0.

Таким образом, из рус. 7.1 видно, что под действием электрического тока в результате деформации диэлектрического тела — пузырька воздуха, сечение, через которое движется кровь и электрический ток, увеличивается F2>F1, а следовательно сопротивление тела человека в целом уменьшается Rh2U1, то Rh2 Rh, Ом = ток ~ ток Rh 1000 t,c 2 Рис. 7.2. Зависимость сопротивления тела человека от времени действия переменного и постоянного токов. Из рис. 7.2 видно, что сопротивление тела человека Rh под действием переменного или постоянного токов резко снижается с увеличением времени действия t. В качестве расчетного сопротивления в нашей стране принято сопротивление тела человека Rh=1000 Ом при напряжении прикосновения Uпр=50 В и времени действия электрического тока t =2с. Род тока (переменный~илипостоянный =) Влияние рода тока на опасность поражения человека поясняется на графиках, изображенных на рис. 7.3. ОП,% = ~ ~ = 1обл. 2обл. 3обл. 0 250 500 U,В Рис. 7.3. Влияние рода тока на опасность поражения человека. Из рис. 7.3 следует, что степень опасности (ОП ) поражения человека переменным или постоянным током зависит от величины напряжения тока, при этом выделяется 3 области. 1 область. При напряжении U500 В. В этой области более опасным для поражения человека становится постоянный электрический ток из-за уменьшения емкостного сопротивления тела Хh при больших напряжениях. При переменном токе на больших напряжениях U>500 В появляется дополнительное реактивное сопротивление, приводящее к сравнительно меньшей опасности. Частота переменного тока,f, Гц Зависимость опасности поражения человека (ОП,%) от частоты переменного тока иллюстрируется графиком на рисунке 7.4. ОП,% 100% 1 2 1 60 1000 f, Гц Рис. 7.4 Зависимость опасности поражения человека от циклической частоты переменного тока.

1. Область увеличения опасности.

2. Область снижения опасности. Из рис. 7.4 следуют выводы. При увеличении циклической частоты переменного тока от 1 до 60 Гц опасность поражения человека электрическим током возрастает из-за повышения частоты раздражающих действий в молекулах живой ткани. Максимальная опасность (ОП 100%) достигается при частоте f=60 Гц. При дальнейшем увеличении частоты до 1000 и более гц опасность поражения от переменного тока в целом уменьшается. Но остается опасность поражения тела человека от термического ожога. Эти выводы можно объяснить с помощью рисунка 7.5, на котором представлены в упрощенном виде состояние молекулы клетки живой ткани под действием переменного тока с частотами f =1, 60 и 1000 Гц. f1 =1 Гц f2 =60 Гц f3=1000 Гц Рис. 7.5. Молекула клетки ткани человека. 1. Зона поражения электрическим током.

1. Зона вне действия электрического тока.

Известно, что с увеличением частоты переменного тока амплитудное значения тока уменьшается А1 >А2 >A3 при f1

Характеристика электроустановки	Норми- руемая величина	Продолжительность воздействия, с 0,1 0,2 0,5 0,7 1,0 3,0 3-10
Электроустановка напряжением до 1000 В с изолированной и заземленной нейтралью и выше до 35 кВ с изолированной нейтралью при частоте f =50 Гц.	Uпр, В Ih, мА	500 250 100 75 50 36 36 500 250 100 75 50 6 6
Тоже при частоте f=400 Гц	Uпр, В Ih, мА	— 500 200 40 100 36 36 — 500 200 140 100 8 8

Из таблицы 7.2 видно, что допустимые значения напряжения прикосновения Uпр и тока, протекающего через человека Ih, при частоте f = 400 Гц за время действия t от 0,2 до 1 с по сравнению с током частотой f =50 Гц, увеличены вдвое. Кроме рассмотренных параметров на исход поражения человека электрическим током оказывают влияние следующие факторы: путь тока в теле человека , его физическое состояние, а также параметры микроклимата. Путь ток в теле человека существенно влияет на исход поражения. Опасность поражения увеличивается, если на пути тока оказываются жизненно важные органы — сердце, легкие, головной мозг. Из наиболее распространенных путей тока в теле пострадавшего наиболее опасны :рука -рука, правая рука — ноги, менее опасен путь тока нога — нога. Физически здоровые люди имеют большое электрическое сопротивление и легче переносят электрические травмы, чем больные и слабые. При наличии заболеваний: в первую очередь болезней кожи, сердечно-сосудистой системы, легких и других органов людей не допускают к работе электроустановках. При наличии в производственном помещении повышенной влажности, высокой температуры окружающей среды и низкого парциального давления воздуха опасность поражения человека электрическим током увеличивается .