4.6.1. Электрический ток представляет собой опасность, которая не предупреждает о своем присутствии (нет видимых движущихся частей, свечения, шума, запаха и т. д.), а в случае повреждения электрических установок (нарушение прочности изоляции, отсутствие заземления, неправильное его выполнение, обрыв провода и т. д.) вокруг места повреждения возникает опасное электрическое поле в зоне до 20 м.
4.6.2. Особенно опасно прикосновение человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением.
4.6.3. По условиям опасности поражения электрическим током и из соображений технической эксплуатации электрические установки делятся на электроустановки с напряжением питания до 1000 В и выше 1000В.
4.6.4. Действие электрического тока на организм человека носит сложный и многообразный характер:
Термическое (тепловое) действие проявляется в ожогах кожных покровов, отдельных участков тела и нагреве до высоких температур кровеносных сосудов, нервов, мышц, сердца, мозга и других органов. Ожоги возникают при непосредственном прикосновении человека к токоведущим частям и при попадании в зону воздействии электрической дуги (температура дуги выше 3500 °С). Они могут быть поверхностными или глубокими, сопровождаться поражением не только кожи, но и подкожной ткани, жира, глубоко лежащих мышц, нервов и костей;
Электролитическое (биохимическое) действие проявляется в разложении (электролизе) крови, лимфы и других органических жидкостей и вызывает значительные нарушения их физико-химического состава, что в свою очередь может привести к летальному исходу;
Биологическое действие проявляется как раздражение и возбуждение живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе легких и сердца, нарушение внутренних биоэлектрических процессов. В результате могут возникнуть различные нарушения и полное прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания;
Механическое действие выражается в разрыве тканей организма (главным образом мышечных), стенок кровеносных сосудов, легочной ткани, некоторых внутренних органов в результате электродинамического эффекта. Механическое повреждение может быть вызвано и падением человека с высоты вследствие испуга при незначительном воздействии силы тока, практически безопасного, если не были выполнены меры безопасности при работе на высоте.
4.6.5. Различают два основных вида поражений человека электрическим током электрический удар и электрическая травма.
Электрическим ударомназывается поражение организма электрическим током, при котором возбуждение живых тканей сопровождается судорожным сокращением мышц. В худшем случае электрический удар приводит полному прекращению деятельности жизненно важных органов и летальному исходу, при этом внешних местных повреждений человек может и не иметь. Электроудары подразделяют на:
1 степень – судорожное сокращение мышц без потери сознания;
2 степень – судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;
3 степень – потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого);
4 степень – состояние клинической смерти (переходный период от жизни к биологической смерти, наступающей с момента прекращения работы сердца и остановки дыхания);
Биологическая смерть.
Электрической травмой называется такое действие электрического тока на организм человека, при котором повреждаются ткани и внутренние органы человека (кожа, мышцы, связки, кости и т.д.). К электротравмам относятся:
Электрический ожог – результат теплового воздействия электрической дуги и электрического тока в месте контакта;
Электрический знак – результат поверхностных нарушений кожного покрова и лимфатических путей, представляет собой четко очерченные пятна на коже серого или серо-желтого цвета, выражающиеся в затвердевании и омертвении верхнего слоя;
Металлизация кожи – проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла при горении дуги. Окраска пораженных участков кожи определяется цветом металла токопровода: зеленая – при контакте с медью, серая – с алюминием;
Электроофтальмия – воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного ультрафиолетового излучения при возникновении электрической дуги;
Механические повреждения (ушибы, разрывы кожного покрова, кровеносных сосудов, связок, нервных тканей, вывихи и переломы костей и т.д.), возникающие из-за резких непроизвольных движений (сокращений мышц) человека при воздействии на него электрического тока. Возможны вторичные последствия, вызванные падением с высоты, непроизвольными ударами.
4.6.6. Непосредственными причинами смерти человека, в результате поражения электрическим током, являются прекращение работы сердца, остановка дыхания и электрический шок.
4.6.7. Электрический шок – своеобразная тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током, сопровождающаяся глубокими расстройствами кровообращения, дыхания, обмена веществ и т.п. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток. После этого может наступить полное выздоровление как результат своевременного лечебного вмешательства или гибель организма из-за полного угасания жизненно важных функций.
4.6.8. Факторы, определяющие степень поражения человека электрическим током:
Параметры электрического тока, протекающего через тело человека (величина, частота, вид тока – переменный или постоянный);
Продолжительность воздействия тока;
Сопротивление тела человека: наибольшую величину имеет сопротивление сухой поверхностный кожный покров, сопротивление внутренних слоев кожи, насыщенных кровеносными сосудами, железами и нервными окончаниями, мышечных, жировых, костных тканей, крови и спинномозговой жидкости невелико. Повреждение рогового покрова кожи (порезы, царапины, ссадины), увлажнение кожи водой или потом снижают сопротивление тела человека, что пропорционально увеличивает опасность его поражения электрическим током;
Петля (путь прохождения) тока рука-рука, рука-ноги, нога-нога, шея-ноги, голова-ноги, голова-рука и др. Все петли, кроме нога-нога, называются «большими», или «полными» петлями, они наиболее опасны, т.к. ток проходит через жизненно важные органы: сердце, легкие, головной мозг. Петля нога–нога называется «малой», через сердце протекает всего 0,4 % от полного тока. Эта петля возникает, когда человек оказывается в зоне растекания тока, попадая под шаговое напряжение ;
Состояние организма человека (состояние здоровья, состояние алкогольного опьянения, возраст). Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электрические удары. Повышенной восприимчивостью к электрическому току отличаются лица, страдающие болезнями кожи, внутренних органов, легких, сердечно-сосудистыми заболеваниями и др.;
Состояние окружающей среды: сырость, токопроводящая пыль, токопроводящие полы, близко расположенные металлические конструкции, имеющие связь с землей, высокая температура окружающего воздуха увеличивают опасность поражения электрическим током;
Психологическая готовность к удару.
4.6.9. Основными факторами, обуславливающими исход поражения электрическим током, является сила тока проходящего через тело человека и его длительность.
При прохождении через тело человека силы тока 0,6…1,5 мА при переменном 50 Гц и 5…7 мА при постоянном напряжении в руках, в месте контакта с токоведущими частями, ощущается раздражающее действие, зуд, пощипывание и нагрев. Такую силу тока называют порогом ощутимого тока. Допускаемая длительность протекания данного тока через человека не более 10 мин.
Увеличение силы тока до 10…15 мА при переменном 50 Гц и до 50…60 мА при постоянном напряжении вызывает у человека сильные боли в пальцах, кистях рук, мышцах и непроизвольное их сокращение. При этой силе тока человек еще может самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Такую силу тока называют порогом неотпускающего тока. Длительность воздействия такого тока ограничивается защитной реакцией самого человека.
Дальнейшее увеличение силы тока выше 10…15 мА при переменном 50 Гц и выше 50…60 мА при постоянном напряжении вызывает очень сильные боли, руки парализуются, наступает паралич дыхания, человек не может самостоятельно оторваться от токоведущих частей.
При достижении силы тока 100 мА при переменном 50 Гц и 300 мА при постоянном напряжении наступает фибрилляция сердца (разрозненное и нескоординированное сокращение отдельных групп мышечных волокон сердечной мышцы вследствие чего сердце теряет способность совершать согласованные сокращения) и затем его остановка (клиническая смерть). Такую силу тока называют порогом фибрилляционного тока. При кратковременном воздействии (0,1…0,5 сек.) данный ток не вызывает фибрилляции сердца. Если увеличить длительность воздействия до 1…2 сек., то этот же ток может привести к смертельному исходу.
С уменьшением длительности воздействия – значения допустимых для человека токов существенно увеличиваются. Так, при изменении времени воздействия от 1 до 0,1 сек. допустимый ток возрастет, примерно, в 16 раз.
Ток более 5 А фибрилляцию сердца не вызывает, при таких токах происходит его мгновенная остановка.
При напряжении до 400 В переменный ток с частотой 50 Гц более опасен, чем постоянный. В интервале напряжений 400…600 В опасность постоянного тока практически равна опасности переменного тока с частотой 50 Гц, а при напряжении более 600 В постоянный ток опаснее переменного ввиду его электролитического воздействия. При попадании под постоянное напряжение особенно резкие болевые ощущения возникают в момент замыкания и размыкания электрической цепи.
Таблица 3.
Пороговые значения силы тока
4.6.10. Возникновение электротравм чаще всего обусловлено следующими причинами:
Случайным прикосновением к токоведущим частям электроустановок, либо приближение к ним на расстояния менее допустимых;
Появлением напряжения на металлических нетоковедущих частях установок в результате повреждения их изоляции;
Появлением напряжения на отключенных токоведущих частях вследствие либо случайного (ошибочного) включения установки, либо обратной трансформации;
Возникновением шагового напряжения в результате замыкания провода (фазы) на землю и появлением разности потенциалов между двумя точками на земле на расстоянии шага;
Действием атмосферного электричества при грозовых разрядах или разрядах, обусловленных накоплением статического электричества;
Освобождения другого человека, находящегося под напряжением.
Похожая информация.
11.1 . Опасные свойства.
Изучение механизма электропоражения показало, что электрический ток вызывает в организме общую рефлекторную реакцию со стороны центральной и периферической нервной системы, а также со стороны сердечно-сосудистой системы. Это приводит к нарушению нормальной работы сердца или к остановке дыхания и является симптомами при поражениях электрическим током. Другими словами, при воздействии тока нарушаются функции жизненно важных органов, причем возможны различные исходы.
Действие электрического тока на человека сложно и многообразно: оно может быть термическим (ожог), механическим (разрыв тканей и костей), химическим (электролиз). Но самое главное - ток действует биологически, нарушая те процессы, с которыми связана жизнеспособность живой материи. В мышечной ткани, особенно при сокращении сердечной мышцы, в центральной и периферической нервной системе и в других тканях возникают биотоки. При электропоражениях, когда электрические токи из электроустановок и других источников проникают в организм, нарушается биологическое равновесие и возникают патологические явления, приводящие к различным исходам.
Прохождение электрического тока (т. е. потока электронов) через биологические ткани вызывает ионизацию их атомов, изменяет мембранный потенциал клеток и самих тканей: Это приводит к изменениям в силе и напряжении биотоков; нарушается нормальное функционирование тканей, возникает либо возбуждение, либо торможение центральной нервной системы.
Таким образом, развитие электротравмы возможно не только по причине ионизации атомов и молекул тканей от прохождения электрических токов, но и по причине изменения потенциалов клеток тканей органов. Биологическим следствием этого являются нарушения в обмене веществ, могущие привести к летальному исходу.
Термическое действие выражается в ожогах отдельных участков тела, нагреве кровеносных сосудов, нервов и т. п.
Ожоги происходят вследствие теплового воздействия тока и образования электрической дуги. Количество тепла в калориях, выделяющееся в проводнике, выражается соотношением: Q = 0,24×I 2 ×R×t, кал,
где 0,24 - коэффициент, показывающий, какое количество тепла выделяет за 1 сек ток в 1 А, проходящий по проводнику с сопротивлением t ом;
I - протекающий ток в А ;
t - время в сек;
R - сопротивление проводника в ом.
При всех прочих равных условиях, чем больше сопротивление R в месте контакта, чем больше ток I и чем больше время воздействия тока t, тем больше выделяется тепла и тем сильнее ожог. В соответствии с этим ожоги могут быть поверхностными или глубокими, сопровождающимися поражениями не только кожи, но и подкожной ткани, жира, мышц, нервов и костей. В последних случаях, как показывает опыт, заживление ожога идет очень медленно.
Вследствие значительного сопротивления кожи наблюдаются преимущественно поверхностные ожоги (70-80%). Однако при большой частоте тока могут иметь место ожоги внутреннего характера, даже без заметного повреждения кожной поверхности.
Ожоги с тяжелым исходом наблюдаются преимущественно при соприкосновении человека (непосредственно или через электрическую дугу) с токоведущими частями установок напряжением выше 1000 В.
Электролитическое действие выражается в разложении крови и других органических жидкостей, вызывающем значительные нарушения их физико-химических составов.
Все это многообразие действий 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.
В зависимости от патологических процессов, возникающих при поражениях электрическим током, согласно предложению академика АМН СССР Г. А. Френкеля, принята следующая классификация электротравм по степени их тяжести:
Электротравмы - I степени - наличие судорожного сокращений мышц без потери сознания;
Электротравмы II степени - судорожное сокращение мышц и потеря сознания;
Электротравмы III степени - потеря сознания и нарушение функций сердечной деятельности или дыхания (возможно и то и другое);
Электротравма IV степени - клиническая смерть.
По характеру проявления различают следующие электрические травмы: электрические ожоги, электрические знаки, металлизация кожи и механические повреждения.
Электрические ожоги могут быть вызваны протеканием тока непосредственно через тело человека, а также воздействием электрической дуги на тело. В первом случае ожог возникает как следствие преобразования электрической энергии в тепловую и является сравнительно легкой травмой (покраснение кожи, образование пузырей). Ожоги, вызванные электрической дугой, носят, как правило, тяжелый характер (омертвение пораженного участка кожи и обугливание тканей).
Контактные ожоги развиваются в результате комплексного электрического и термического воздействия тока и вызывают глубокие патологические изменения в сосудах, нервах, ионизированных тканях.
Ожоги электрической дугой возникают в различных условиях нахождения в сфере светового (ультрафиолетового) и теплового (инфракрасного) влияния электрической дуги, а также при явлениях двухфазного короткого замыкания или однофазного замыкания «на землю».
Ожоги электрической дугой, так называемая офтальмия, часто имеют место при дуговой электросварке. Офтальмия обычно наблюдается у лиц, находящихся вблизи или у места производства дуговой электросварки и не и не имеющих защитных масок или щитков со специальными защитными стеклами.
Электрические знаки - это четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета диаметром 1-5 мм на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока.
Электрические знаки безболезненны и лечение их заканчивается, как правило, благополучно.
Металлизация кожи - это проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. Обычно с течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и исчезают болезненные ощущения.
Механические повреждения являются следствием резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока, проходящего через человека. В результате могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов и нервной ткани, а также вывихи суставов и даже переломы костей. Механические повреждения возникают очень редко.
Электрический удар - это возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц.
Клиническая («мнимая») смерть - переходный процесс от жизни к смерти, наступающий с момента прекращения деятельности сердца и легких.
У человека, находящегося в состоянии клинической смерти, отсутствуют все признаки жизни: он не дышит, сердце его не работает, болевые раздражения не вызывают никаких реакций, зрачки глаз расширены в. не реагируют на свет. Однако в этот период жизнь в организме еще полностью не угасла, ибо ткани его умирают не все сразу и не сразу угасают функции различных органов. В первый момент почти во всех тканях продолжаются обменные процессы, хотя и на очень низком уровне и резко отличающиеся от обычных, но достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. Эти обстоятельства позволяют, воздействуя на более стойкие жизненные функции организма, восстановить угасающие или только что угасшие функции, т. е. оживить умирающий организм.
Первыми начинают погибать очень чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. Поэтому длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращении сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток коры головного мозга; в большинстве случаев она составляет 4 - 5 мин, а при гибели здорового человека от случайной причины, например от электрического тока, - 7 - 8 мин.
Биологическая (истинная) смерть - необратимое явление, характеризующееся прекращением биологических процессов в клетках и тканях организма и распадом белковых структур; она наступает по истечении периода клинической смерти.
Помимо этого, в результате теплового, химического и физического действия тока в организме происходит одновременно физико-химические процессы, например образование «костных бус», разрывы тканей» костей, электролиз и т. д. При контактных электротравмах поражается весь организм.
В зависимости от условий развития и характера электропоражений различают контактные электротравмы, контактные электрические ожоги, ожоги электрической дугой.
Контактные электротравмы возникают либо при контакте с токоведущими частями электроустановок, нормально находящимися под напряжением, либо при контакте с конструктивными частями, случайно оказавшимися под напряжением из-за повреждения изоляции. Они могут происходить также через контакты с любой «землей», почвой или с отдельными хорошо заземленными предметами, а также с предметами, находящимися в зоне протекания тока и несущими на себе потенциал.
11.2 . Квантификация опасности электрического тока.
Ответная реакция организма на действие электрического тока закономерна и зависит от рода и величины тока, протекающего через тело человека, длительности воздействия и пути тока.
Различный характер реакции отдельных органов на воздействие тока зависит не только от параметров тока, но главным образом обусловливается характером электрического возбуждения, свойственного тканям этих органов. Наибольшая возбудимость при электрическом раздражении свойственна нервной и мышечной тканям организма. Электрическое возбуждение нервных и мышечных тканей может возникнуть при непосредственном электрическом раздражении при напряжении в несколько сотых вольта. Это явление довольно давно используется в электродиагностике как метод, позволяющий выявить изменения реакций мышц и двигательных нервов при некоторых заболеваниях нервной и мышечной систем.
Известно, что имеются определенные точки на поверхности и внутри тела человека, которые соответствуют наиболее электрически возбудимым пунктам для каждого нерва и мышцы.
Реакция нервно-мышечного аппарата и отдельных нервов на электрическое раздражение подчиняется определенной закономерности, которая выражается в последовательном сокращении мышц при непосредственном их раздражении или раздражении нервов замыканием и размыканием положительного и отрицательного полюсов постоянного тока.
Из-за относительно большого сопротивления кожи для электрического возбуждения ткани потребуется значительно большее напряжение. Защитной способностью кожи можно объяснить, почему при различных месторасположениях контакта при одном и том же напряжении в одних случаях люди погибали от электрического тока, а в других оказывались «благополучно пострадавшими».
Соответственно физиологическому закону электрического возбуждения биологической ткани возбужденная ткань реагирует на электрическое раздражение, т. е. на воздействие электрического тока, только в момент возрастания тока или его убывания. Соответственно этому наиболее опасным является переменный ток промышленной частоты 50-60 Гц (синусоидальный), который во времени изменяется по величине и направлению и оказывает непрерывное раздражающее действие на ткани и органы; каждый период тока является как бы самостоятельным раздражающим импульсом. Частота переменного тока 50 Гц воспринимается отдельными тканями и органами различно. Например, скелетные мышцы способны воспроизводить такую же частоту раздражения и отвечать на нее нормальным сокращением, для мышцы сердца, предел частоты раздражения которой не превосходит пяти-шести раз в секунду, раздражение током 50 Гц является чрезмерным и нарушает нормальное функционирование этого органа.
Постоянный ток, как не изменяющийся во времени по величине и направлению, ощущается в моменты включения и отключения от источника питания цепи, в которую включился человек. Обычно его действие тепловое. Электролитическое возбуждение ткани он может вызвать только при относительно большой величине. При малых напряжениях постоянный ток не представляет той опасности при касании рукой, что имеет место при переменном токе.
Таким образом, физиологическое раздражающее воздействие тока на организм по характеру, интенсивности и последствиям поражения зависит от рода и величины тока, протекающего через тело человека, продолжительности и других факторов.
Различают токи: пороговые; отпускающие; удерживающие в контакте с частями оборудования, находящимися под напряжением; токи, вызывающие фибрилляцию сердца; производящие блокаду нервной системы и нейтрализующие действие токов, вызывающих шок.
Пороговые токи - токи, вызывающие первые ощущения воздействия тока: покалывание, подергивание в пальцах, жжение, небольшие сокращения мышц Величина пороговых токов (от десятых долей до 3-4 мА) зависит от величины напряжения, состояния поверхности кожи и индивидуальной чувствительности к току Наибольшая чувствительность к восприятию малых токов наблюдается у женщин.
Отпускающими считаются токи, при прохождении которых человек сохраняет способность самостоятельно освободиться от контакта с частями, находящимися под напряжением.
Токи, удерживающие в контакте с токоведущими частями, находящимися под напряжением, являются большими по величине, чем отпускающие токи, и могут вызвать фибрилляцию сердца, т. е. трепетание желудочков сердца. Мышцы сердца при этом не сокращаются координирование, а содрогаются, сокращаются несогласованно, и работа сердца становится аритмичной. Сердце не действует более как эффективный насос; циркуляция крови прекращается, что ведет к смерти. Установлено, что величина тока 0,1-0,5 А и даже менее достаточна для возникновения фибрилляции сердца.
Токи, вызывающие блокаду или частичный паралич нервной системы, равняются нескольким амперам. В результате блокады нервной системы прекращается дыхание. В таких случаях требуется немедленное применение искусственного дыхания.
Токи, предотвращающие шок, приводят мышцы фибриллирующего сердца в состояние покоя, т.е. дефибрилляции. По литературным данным, дефибрилляция сердца возможна при токах 1-2 А промышленной частоты; пропускание непосредственно через сердце такого тока задерживает фибрилляцию сердца; при отключении тока сердце возобновляет свое нормальное координированное биение.
Характеристика дана без учета напряжения прикосновения и напряжения установки, длительности воздействия, частоты тока, пути тока, поэтому этих данных Недостаточно для разработки различного рода конкретных защитных устройств: выключателей, предохранителей, блокировок, сигнализации и т. д.
Поражающие токи не следует рассматривать абстрактно от напряжения. Напряжение является не только исходным фактором, определяющим при существующем сопротивлении тела человека величину протекающего через него тока, но также фактором вызывающим ионизацию кожи в месте контакта, а значит, и изменение сопротивления тела человека, в связи с чем общее сопротивление уменьшается и может оказаться равным внутреннему сопротивлению.
Внутреннее сопротивление. Исследованиями установлено что сопротивление внутренних тканей и органов не зависит от величины приложенного напряжения, изменяется только с изменением температуры тела и в среднем может быть принято равным 500-1000 Ом.
Спинномозговая жидкость..... 55,5
Мозговая нервная ткань.….... 2500,0
Сыворотка крови ……………. 71,1
Жировая ткань ……………… 5000,0
Мышечная ткань …………… 151,0
Сухая кожа …………. свыше -330×10 3
Кровь.....…………………….. 185,0
Печень.....…………………… 1250,0
Кость без надкостницы …….. 200×10 6
Приведенные данные показывают, что наименьшее сопротивление току оказывают жидкие составные части организма и пропитанные жидкостями ткани.
Относительно хорошими проводниками являются мышцы, подкожная клетчатка и серое вещество мозга. Жировая ткань вследствие находящихся в ней кровеносных сосудов может оказаться хорошим проводником, несмотря на то, что сама жировая ткань - плохой проводник. Сухая кожа обладает наибольшим сопротивлением. Ток проникает в организм через поры и каналы потовых желез кожи, от наличия и интенсивности действия которых главным образом зависит проводимость кожи.
Большим сопротивлением обладает костная ткань. Сопротивление костей без надкостницы является наивысшим, достигая сотен мегом.
Согласно результатам опытов, проведенных Л. К. Мещеряковым при напряжениях, не превышающих 30-40 В, и при малой поверхности электродов (т. е. контакта тела человека с токопроводящей частью, находящейся под напряжением), общее сопротивление тела определяется преимущественно активным сопротивлением наружного кожного покрова.
Увеличение поверхности контактов уменьшает наружное сопротивление. При напряжениях выше 40 В увеличение напряжения существенно уменьшает наружное сопротивление, и общее сопротивление при напряжениях 110-220 В падает до значений его внутреннего сопротивления. Необходимо также учитывать, что сопротивление в сильной степени зависит от поражающего напряжения. Это напряжение, воздействуя на кожные покровы и вызывая ионизацию, снижает сопротивление кожи, и сопротивление соответственно этому уменьшается.
Представляют большой интерес результаты исследований, проведенных А.П. Киселевым и Л.К. Мещеряковым в разное время, по определению сопротивления тела человека в условиях разных вариантов пути тока.
В табл. 1.7 приведены характеристики внутреннего сопротивления тела человека при разных путях тока и при разной величине поверхности электрода, которые проводились при малых напряжениях в диапазоне частот от 50 Гц до 12-20 кГц. В среднем внутреннее сопротивление тела составляет 600-800 Ом.
Исход воздействия электрического тока зависит от ряда факторов, в том числе от электрического сопротивления тела человека, величины и длительности протекания через него тока, рода и частоты тока и индивидуальных свойств человека.
Длительность протекания тока через тело человека влияет на исход поражения вследствие того, что со временем ток резко возрастает за счет уменьшения сопротивления тела и накопления отрицательных последствий воздействия тока на организм.
Род и частота тока в значительной степени определяют степень поражения. Наиболее опасным является переменный ток с частотой от 20 до 1000 Гц. При частоте меньше 20 или больше 1000 Гц опасность поражения током заметно снижается.
При постоянном токе пороговый ощутимый ток повышается до 6-7 мА, а пороговый неотпускающий ток - до 50-70 мА. Токи частотой свыше 500 000 Гц не оказывают раздражающего действия на ткани и поэтому не вызывают электрического удара. Однако они сохраняют опасность по условиям термических ожогов.
Индивидуальный свойства человека - состояние здоровья, подготовленность к работе в электрической установке и другие факторы также имеют значение для исхода поражения. Поэтому обслуживание электроустановок поручается лицам, прошедшим медицинский осмотр и специальное обучение.
В быту и на производстве мы сталкиваемся с различными электроприборами, электроустановками. Соблюдая правила электробезопасности и обладая знаниями в данной сфере можно уменьшить вероятность попадания под опасное воздействие электрического тока и напряжения.
В данном вопросе объединяются знания инженерного и медицинского характера, применение которых в комплексе, увеличит результат по снижению уровня электротравм дома и на производстве.
Действие электрического тока на организм человека
Ток, в отличие от других опасных сред, не обладает цветом, запахом, невидим.
Электрический ток оказывает следующие виды воздействия на организм человека: термическое, электролитическое, биологическое. Рассмотрим каждое из этих воздействий более подробно.
Термическое воздействие заключается в ожогах участков тела, нагреве сосудов и нервных окончаний. Этот вид действия называют еще тепловым. Потому что тепловая энергия, полученная из электрической образует ожоги.
Электролитическое воздействие приводит к разложению крови и других жидкостей в организме посредством процесса электролиза, что вызывает нарушения в физико-химическом составе этих жидкостей. Суть повреждений сводится к молекулярному уровню – загустевание крови, изменение заряда белков, паро- и газообразование в организме.
Биологическое воздействие электротока на организм сопровождается раздражением и возбуждением органов. Это вызывает судороги, сокращения.
В случае с сердцем и легкими это воздействие может привести к летальному исходу по причине прекращения деятельности органов дыхания и сердца.
Биологическое воздействие вызывает механические повреждения органов, суставов человека. Также механические повреждения может вызвать падение человека с высоты из-за воздействия электрического тока.
Опасная, безопасная и смертельная сила тока для человека
Нельзя считать какую-либо величину тока безопасной для человека. Существует лишь более и менее опасная величина электротока. Каждый человек имеет внутреннее сопротивление, на величину которого влияет множество факторов (толщина кожи, влажность помещения и тела человека, путь протекания тока).
Самым опасным путем протекания тока является направление нога-голова, рука-голова, так как при этом путь идет через сердце, мозг, органы дыхания. А большая величина тока может вызвать остановку сердца и остановку дыхания. Именно эти причины являются наиболее вероятными причинами летальных исходов при протекании электротока.
Считается, что постоянный ток более безопасный, чем переменный в сетях до 500 . При напряжении выше 500 вольт опасность постоянного тока возрастает.
Частота сети влияет на степень тяжести электротравмы. Промышленная частота в 50 Гц является более опасной, чем частота в 500Гц. При высокой частоте наблюдается так называемый «скин-эффект», когда ток проходит не по всему проводнику, а лишь по его поверхности. А значит, внутренние органы напрямую не затрагиваются.
Также на степень опасности воздействия тока на человека влияет продолжительность нахождения человека под воздействием тока. Здесь зависимость линейная – чем дольше, тем больше разрушений и неблагоприятных последствий.
Приведем пороговые значения переменного и постоянного тока и возможные реакции организма на эти воздействия:
Проходя через человеческое тело, ток может создавать электрические травмы или электрические удары.
Электрический удар подразумевает, что ток возбуждает ткани организма, что вызывает их сокращение и судороги. Существует 4 группы электроударов: судороги, судороги с потерей сознания, потеря сознания с нарушением дыхания и работы сердца, клиническая смерть.
При электрической травме ток наносит прямые повреждения тканям и органам человека. Это могут быть электрические ожоги, металлизация кожи, электрические метки и механические повреждения.
Электрические ожоги бывают токовыми и дуговыми. Действие токового ожога связано с прохождением тока через тело человека. Дуговой ожог возникает между человеком и проводником электротока высокого напряжения, вследствие возникновения между ними. Температура дуги может достигать тысяч градусов по Цельсию. Такой ожог гораздо опаснее и может плюс ко всему сопровождаться возгоранием одежды пострадавшего.
Металлизация кожи происходит, когда под действием тока в кожу попадают частицы металла, при этом проводимость кожи увеличивается, что повышает травмоопасность.
Электрические метки – это места, через которые ток входит и выходит из тела человека. Наиболее часто встречаются на ногах и руках.
В любом случае следует стараться избегать касания токоведущих частей проводящими предметами (ловить рыбу под ЛЭП, нести стремянку вблизи шин напряжения), не использовать провода и кабели с ослабленной изоляцией, соблюдать правила безопасности при нахождении и работе в электроустановках. Берегите здоровье себя и своих родных.
Последние статьи
Самое популярное
Электрический ток - направленное (упорядоченное) движение заряженных частиц. Допустимым следует считать ток, при котором человек может самостоятельно освободиться от электрической цепи. Его величина зависит от скорости прохождения тока через тело человека: при длительности действия более 10 с - 2 мА, а при 120 с и менее - 6 мА.
Безопасным напряжением считают
36 В (для светильников местного стационарного освещения, переносных светильников и т. д.) и 12 В (для переносных светильников при работе внутри металлических резервуаров, котлов). Но при определенных ситуациях и такие напряжения могут представлять опасность.
Безопасные уровни напряжения получают из осветительной сети, используя для этого понижающие трансформаторы. Распространить применение безопасного напряжения на все электрические устройства невозможно.
В производственных процессах используются два рода тока - постоянный и переменный . Они оказывают различное воздействие на организм при напряжениях до 500 В. Опасность поражения постоянным током меньше, чем переменным. Наибольшую опасность представляет ток частотой 50 Гц, которая является стандартной для отечественных электрических сетей.
При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может оказаться в сфере действия электрического поля или непосредственного соприкосновения с находящимися под напряжением проводниками электрического тока. В результате прохождения тока через человека может произойти нарушение его жизнедеятельных функций. Опасность поражения людей электрическим током на производстве возникает при несоблюдении мер безопасности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования. 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 электробезопасности происходит 75% электропоражений.
Поражение электрическим током происходит, когда человеческий организм вступает в контакт с источником напряжения. Коснувшись проводника, который находится под напряжением, человек становится частью электросети, по которой начинает протекать электрический ток. 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.
В соответствии с ГОСТ Р 12.1.019-2009 «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты» степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:
- от величины и рода протекающего тока (переменный ток является более опасным, чем постоянный);
- продолжительности его воздействия (чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия);
- пути протекания (самую большую опасность представляет ток, протекающий через головной и спинной мозг, область сердца и органов дыхания (легкие));
- от физического и психологического состояния человека (организм человека обладает неким сопротивлением, это сопротивление варьируется в зависимости от состояния человека).
Минимальная сила тока, которую способен почувствовать человеческий организм составляет 1 мА. При повышении тока более 1 мА человек начинает чувствовать себя некомфортно, возникают болезненные сокращения мышц, при увеличении тока до 12-15 мА возникает судорожное сокращение мышц. Контролировать свою мышечную систему человек уже не в состоянии и собственными силами не может разорвать контакт с источником тока. Этот ток называется неотпускаемым. Действие электрического тока более 25 мА приводит к параличу мышц органов дыхания, в результате чего человек может просто-напросто задохнуться. При дальнейшем увеличении тока возникает фибрилляция сердца.
Сила тока - главный фактор, от которого зависит исход поражения: чем больше сила тока, тем опаснее последствия. Сила тока (в амперах) зависит от приложенного напряжения (в вольтах) и электрического сопротивления организма (в омах).
По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока:
- ощутимый — электрический ток, который при прохождении через организм вызывает ощутимое раздражение (минимальная величина, которую начинает ощущать человек при переменном токе с частотой 50 Гц, составляет 0,6–1,5 мА);
- неотпускающий — ток, при котором непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, ноги или других частей тела не позволяют пострадавшему самостоятельно оторваться от токоведущих частей (10,0–15,0 мА);
- фибрилляционный — ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца - быстрые хаотические и разновременные сокращения волокон сердечной мышцы, приводящие к его остановке (90,0–100,0 мА). Через несколько секунд происходит остановка дыхания. Чаще всего смертельные исходы наступают от напряжения 220 В и ниже. Именно низкое напряжение заставляет беспорядочно сокращаться сердечные волокна и приводит к моментальному сбою в работе желудочков сердца.
Путь, по которому электрический ток проходит через тело человека, во многом определяет степень поражения организма. Возможны следующие варианты направлений движения тока по телу человека:
- человек обеими руками дотрагивается до токоведущих проводов (частей оборудования), в этом случае возникает направление движения тока от одной руки к другой, т. е. “рука-рука” , эта петля встречается чаще всего;
- при касании одной рукой к источнику путь тока замыкается через обе ноги на землю “рука-ноги” ;
- при пробое изоляции токоведущих частей оборудования на корпус под напряжением оказываются руки работающего, вместе с тем стекание тока с корпуса оборудования на землю приводит к тому, что и ноги оказываются под напряжением, но с другим потенциалом, так возникает путь тока “руки-ноги” ;
- при стекании тока на землю от неисправного оборудования земля поблизости получает изменяющийся потенциал напряжения, и человек, наступивший обеими ногами на такую землю, оказывается под разностью потенциалов, т. е. каждая из этих ног получает разный потенциал напряжения, в результате возникает шаговое напряжение и электрическая цепь “нога-нога” , которая случается реже всего и считается наименее опасной;
- прикосновение головой к токоведущим частям может вызвать в зависимости от характера выполняемой работы путь тока на руки или на ноги - “голова-руки” , “голова-ноги” .
Все варианты различаются степенью опасности. Наиболее опасными являются варианты “голова-руки” , “голова-ноги” , “руки-ноги” (петля полная ). Это объясняется тем, что в зону поражения попадают жизненно важные системы организма - головной мозг, сердце.
Продолжительность воздействия тока влияет на конечный исход поражения. Чем дольше воздействуeт электрический ток на организм, тем тяжелее последствия. Условия внешней среды, окружающей человека в ходе производственной деятельности, могут повысить опасность поражения электрическим током. Увеличивают опасность поражения током повышенная температура и влажность, металлический или другой токопроводящий пол.
Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит:
- термическое воздействие , характеризующееся нагревом кожи и тканей до высокой температуры вплоть до ожогов;
- электролитическое воздействие , заключающееся в разложении органической жидкости, в том числе крови, и нарушении ее физико-химического состава;
- механическое воздействие , приводящее к расслоению, разрыву тканей организма в результате электродинамического эффекта, а также мгновенного взрывоподобного образования пара из тканевой жидкости и крови (механическое действие связано с сильным сокращением мышц вплоть до их разрыва);
- биологическое действие , проявляющееся в раздражении и возбуждении живых тканей и сопровождающееся судорожными сокращениями мышц)
- световое воздействие , выражающееся в поражении слизистых оболочек глаз.
Выделяют несколько основных видов поражения, которые возникают в результате действия электрического тока на человека. Электрические травмы - местное повреждение тканей организма в результате действием электрического тока или электрической дуги, которые условно разделяют на общие (электрический удар), местные и смешанные.
Наиболее распространенной электротравмой являются электрические ожоги , примерно 60% от всех случаев поражения электрическим током. Электрические ожоги - наиболее распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов - контактный и дуговой. Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В. Электрический ожог – это как бы аварийная система, защита организма, так как обуглившиеся ткани в силу большей сопротивляемости, чем обычная кожа, не позволяют электричеству проникнуть вглубь, к жизненно важным системам и органам. Иначе говоря, благодаря ожогу ток заходит в тупик.
Когда организм и источник напряжения соприкасались неплотно, ожоги образуются на местах входа и выхода тока. Если ток проходит по телу несколько раз разными путями, возникают множественные ожоги. Множественные ожоги чаще всего случаются при напряжении до 380 В из-за того, что такое напряжение “примагничивает” человека и требуется время на отсоединение. Высоковольтный ток такой “липучестью” не обладает. Наоборот, он отбрасывает человека, но и такого короткого контакта достаточно для серьезных глубоких ожогов. При напряжении свыше 1 000 В случаются электротравмы с обширными глубокими ожогами, поскольку в этом случае температура поднимается по всему пути следования тока.
При напряжении свыше 1 000 В в результате случайных коротких замыканий может возникнуть и дуговой ожог. Дуговой ожог обусловлен воздействием электрической дуги, создающей высокую температуру. Дуговой ожог возникает при работе в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий в установках выше 1000 В и до 10 кВ или ошибочных операций персонала. Поражение возникает от перемены электрической дуги или загоревшейся от нее одежды.
Электрические знаки и метки — проявляются на коже человека, который подвергся действию тока, в виде пятен серого или бледно-желтого цвета. Обычно электрические знаки имеют круглую или овальную форму с углубленным в центре размером от 1 до 5 мм. Как правило, они безболезненны, затвердевают подобно мозоли, со временем омертвевший слой кожи сходит самостоятельно.
Металлизация кожи — возникает в результате проникновения в верхний слой кожи мелких частиц металла, который оплавился под действием электрической дуги. Кожа в месте поражения становится болезненной, становится жесткой, принимает темный металлический оттенок.
Электроофтальмия – возникает в результате воспаления наружной оболочки глаз под действием ультрафиолетовых лучей электрической дуги. Для защиты от светового воздействия электрического тока необходимо пользоваться защитными очками и масками с цветными стеклами.
Механические повреждения проявляются под действием тока непроизвольным судорожным сокращением мышц. Это может привести к разрыву кожи, кровеносных сосудов и нервных тканей. Такие травмы возникают при контакте с напряжением ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.
Из выше перечисленных повреждений, которые возникают в результате действия электрического тока на организм человека, наиболее опасными являются электрические удары. Электрический удар сопровождается возбуждением живых тканей организма током, который через него проходит. В этот момент возникают непроизвольные судорожные сокращения мышц.
В зависимости от того, какие последствия возникают после электрического удара, их разделяют на четыре степени воздействия :
I — судорожные сокращения мышц, человек в сознании;
II — судорожные сокращения мышц, человек без сознания, дыхание и работа сердца присутствуют;
III – отсутствие дыхания с нарушением работы сердца;
IV – клиническая смерть, отсутствие дыхания, остановка сердца.
Опасность поражения электрическим током усугубляется тем, что:
- ток не имеет внешних признаков и как правило человек без специальных приборов не может заблаговременно обнаружить грозящую ему опасность;
- 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;
- переменный ток способен вызвать интенсивные судороги мышц, приводящие к не отпускающему эффекту, при котором человек самостоятельно не может освободиться от воздействия тока;
- воздействие тока вызывает у человека резкую реакцию отдергивания, а в ряде случаев и потерю сознания, что при работе на высоте может привести к травмированию в результате падения.
Электричество – это мощная и опасная стихия. Она верой и правдой служит человеку, однако, проявив беспечность, или в результате несчастной случайности можно попасть под ее удар. Поражения электротоком бывают вследствие контакта с неизолированными проводами, рубильниками, патронами от ламп и других бытовых и промышленных приборов под напряжением, несоблюдения техники безопасности. Получив удар электрическим током, человек получает электротравму, в результате которой может остаться инвалидом или даже погибнуть.
Чем грозит удар электрическим током
При попадании под электрическое напряжение пострадавший всегда получает шок, а вот его последствия могут быть различными: от судорог пальцев конечностей и их дрожи, от неприятных ощущений нагревания и жжения до остановки дыхания и фибрилляции сердца (бессистемного сокращения) и полной его остановки. В последнем случае кровь перестает перемещаться по сосудам, отчего человек умирает. Кроме того, электрический ток является опасным для человека, поскольку при определенных значениях его силы создается эффект прилипания к оголенным проводам из-за чрезмерного стимулирования электричеством нервных волокон. Одной из причин смерти от удара током может стать механическая травма в результате непроизвольного сокращения мышц. Может наступить потеря зрения из-за воздействия на сетчатку глаза образовавшейся электрической дуги.
Сильнее всего от воздействия электротока страдают кожа на лице, на шее и на ладонях с тыльной стороны.
Обратите внимание! Чрезвычайно восприимчивы к электричеству определенные (акупунктурные) точки на ушах и шее человека – при попадании в них даже слабая сила тока может убить пострадавшего.
Прохождение через тело человека электрического заряда оставляет на нем своеобразные отметины – т. н. «электрические метки», которые представляют собой мертвую кожу с желтым налетом, похожую на мозолистые образования.
Ожог электрическим током вызывает покраснение кожи в месте соприкосновения с его источником, надуваются пузыри с физиологической жидкостью внутри, участки тела обугливаются и чернеют, иногда в них буквально «вплавляются» куски металла или ткани с одежды. Такие ожоговые травмы лечатся хуже простых термоожогов, не всегда они проявляются сразу – последствия могут стать видны спустя часы, дни или даже месяцы (поэтому все пострадавшие долгое время находятся под присмотром врачей).
Самый опасный ток – это попавший в районы спины, кистей, височной и затылочной частей головы.
Масштабы вреда здоровью от электроудара зависят от направления движения тока внутри тела человека. Как правило, имеется несколько «маршрутов» прохождения заряда. Смертельным путем тока для человека является путь от одной руки, держащейся за оголенный провод, до другой, потому что он идет через легкие, бронхи и сердечную мышцу и вызывает их фибрилляцию. Если пострадавший одной рукой держится за источник, содержащий постоянный ток, а ногами стоит на земле, маршрут называется «рука-ноги», в таком случае электричество нарушает работу почти всех внутренних органов и, конечно, сердечной мышцы. Смертельная также «дорога» электричества через голову к рукам или ногам: если потерпевший задел головой элементы, находящиеся под напряжением. Иногда с людьми случается электротравма от т.н. «шагового напряжения», когда они находятся на земле, принимающей электрический постоянный ток без заземления, он проходит по телу только через ноги, сердце не страдает.
Какие величины тока смертельно опасны
На глубину и масштабы поражения электричеством влияют три основных фактора:
- частота тока – переменный по величине и направлению или постоянный;
- сила тока;
- направление тока при прохождении через тело человека.
По степени влияния на здоровье людей, ток разделяется на:
- ощутимый – он доставляет человеку только раздражение кожи, безопасной величиной является сила тока до 0,6 милиампер;
- неотпускающий – переменный ток, который за счет периодических импульсов вызывает прилипание человека к источнику тока, такое случается при силе тока от 0,025 ампер;
- фибрилляционный – вызывает фибрилляцию внутренних органов, прежде всего, сердца, что может привести к его остановке, сила такого тока превышает 0,1 Ампер.
Тело любого человека оказывает сопротивление электрическому току (описано законом Ома), его величина зависит от общего состояния здоровья потерпевшего на момент электротравмы, степени увлажненности, психического состояния и даже качества обуви. Зная величины электрического сопротивления, выводятся значения напряжения тока, который становится опасен для человека.
Согласно канонам техники электробезопасности, опасными для жизни и здоровья человека считаются такие величины напряжения:
- 65 вольт – для жилых помещений и общественных зданий с отоплением и внутренней влажностью не более 60 процентов;
- 36 вольт – для помещений с повышенным уровнем влажности до 75 процентов (например, подвальные помещения, кухни в столовых и ресторанах, вестибюли станций метро);
- 12 вольт – для очень влажных (до 100 процентов) пространств (бассейны, бани, прачечные, помещения с котлами).
Дополнительная информация. Что касается частоты тока, то опасность для жизни представляет ее значение в пределах 50-60 герц.
Если сила тока превышает 50 милиампер, наносится большой вред здоровью, а при значениях свыше 100 милиампер воздействие электричества даже в течение нескольких секунд способно убить человека.
Какой ток опаснее: переменный или постоянный
Все знают, что ток бывает переменным и постоянным, однако не все разбираются, какой из них более вреден для жизни и здоровья. Специалисты отвечают, что наиболее опасным является переменный вид.
Почему переменный ток опаснее постоянного? Причина в том, что постоянному току надо быть в три раза мощнее переменного для смертельной опасности человека, т. к. переменный ток гораздо сильнее и быстрее воздействует на нервные окончания и мышечную ткань (прежде всего, сердечную). Мощность же постоянного тока во многих случаях (при силе до 50 милиампер) покрывается электрическим сопротивлением тела человека, тогда как для переменного электротока эта граница составляет всего десяток милиампер. Однако, при достижении электричеством напряжения в 500 вольт вред от обоих видов тока одинаковая, а при превышении – более опасным становится уже постоянный ток.
Наше тело является проводником электрического тока, который, проходя через него, оказывает пагубное влияние на здоровье человека и может привести к летальному исходу. Опасность представляют не только сила, вид и мощность тока, но и продолжительность воздействия и маршрут прохождения по телу. Сопротивляемость току зависит от многих условий, поэтому в разных государствах существуют различные нормы, определяющие безопасное напряжение электрического тока.
Видео