Виды воздействия электрического тока на человека

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.

Факт действия электрического тока на человека был установлен в  последней четверти XVIII века. Опасность  этого действия впервые установил  изобретатель электрохимического высоковольтного  источника напряжения В. В. Петров. Описание первых промышленных электротравм появилось значительно позже: в 1863 г. — от постоянного тока и в 1882 г. — от переменного.

Электрический ток, электротравмы и электротравматизм

Под электротравмой понимают травму, вызванную действием электрического тока или электрической дуги.

Электротравматизм характеризуют такие особенности: защитная реакция организма появляется только после попадания человека под напряжение, т. е. когда электрический ток уже протекает через его организм; электрический ток действует не только в местах контактов с телом человека и на пути прохождения через организм, но и вызывает рефлекторное действие, проявляющееся в нарушении нормальной деятельности сердечно-сосудистой и нервной системы, дыхания и т. д. Электротравму человек может получить как при непосредственном контакте с токоведущими частями, так и при поражении напряжением прикосновения или шага, через электрическую дугу.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, однако по числу травм с тяжелым, и особенно летальным, исходом занимает одно из первых мест. Наибольшее число электротравм (60—70 %) происходит при работе на электроустановках напряжением до 1000 В. Это объясняется широким распространением таких электроустановок и сравнительно низким уровнем электротехнической подготовки лиц, эксплуатирующих их. Электроустановок напряжением свыше 1000 Вв эксплуатации значительно меньше, и обслуживает их специально обученный персонал, что и обусловливает меньшее количество электротравм.

Причины поражения  человека электрическим током

Причины поражения человека электрическим током следующие: прикосновение к неизолированным  токоведущим частям; к металлическим  частям оборудования, оказавшимся под  напряжением вследствие повреждения  изоляции; к неметаллическим предметам, оказавшимся под напряжением; поражение током напряжения шага и через дугу.

Виды поражений  человека электрическим током

Электрический ток, протекающий  через организм человека, воздействует на него термически, электролитически и биологически. Термическое действие характеризуется нагревом тканей, вплоть до ожогов; электролитическое — разложением органических жидкостей, в том числе и крови; биологическое действие электрического тока проявляется в нарушении биоэлектрических процессов и сопровождается раздражением и возбуждением живых тканей и сокращением мышц.

Различают два вида поражения  организма электрическим током: электрические травмы и электрические  удары.

Электрические травмы —  это местные поражения тканей и органов: электрические ожоги, электрические знаки и электрометаллизация кожи.

Электрические ожоги возникают в результате нагрева тканей человека протекающим через него электрическим током силой более 1 А. Ожоги могут быть поверхностные, когда поражаются кожные покровы, и внутренние — при поражении глубоколежащих тканей тела. По условиям возникновения различают контактные, дуговые и смешанные ожоги.

Электрические знаки представляют собой пятна серого или бледно-желтого  цвета в виде мозоли на поверхности  кожи в месте контакта с токоведущими частями. Электрические знаки, как правило, безболезненны и с течением времени сходят.

Электрометаллизация кожи — это пропитывание поверхности кожи частицами металла при его разбрызгивании или испарении под действием электрического тока. Пораженный участок кожи имеет шероховатую поверхность, окраска которой определяется цветом соединений металла, попавшего на кожу. Электрометаллизация кожи не представляет собой опасности и с течением времени исчезает, как и электрические знаки. Большую опасность представляет металлизация глаз.

К электрическим травмам, кроме того, относятся механические повреждения в результате непроизвольных судорожных сокращений мышц при протекании тока (разрывы кожи, кровеносных  сосудов и нервов, вывихи суставов, переломы костей), а также электроофтальмия — воспаление глаз в результате действия ультрафиолетовых лучей электрической дуги.

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей электрическим током, сопровождающееся непроизвольным судорожным сокращением  мышц. По исходу электрические удары  условно разделяют на пять групп: без потери сознания; с потерей  сознания, но без нарушения сердечной  деятельности и дыхания; с потерей  сознания и нарушением сердечной  деятельности или дыхания; клиническая  смерть и электрический шок.

Клиническая, или «мнимая», смерть — это переходное состояние  от жизни к смерти. В состоянии  клинической смерти сердечная деятельность прекращается и дыхание останавливается. Длительность клинической смерти 6...8 мин. По истечении этого времени происходит гибель клеток коры головного мозга, жизнь угасает и наступает необратимая биологическая смерть. Признаки клинической смерти: остановка или фибрилляция сердца (и, как следствие, отсутствие пульса), отсутствие дыхания, кожный покров синеватый, зрачки глаз резко расширены из-за кислородного голодания коры головного мозга и не реагируют на свет.

Электрический шок — это  тяжелая нервнорефлекторная реакция организма на раздражение электрическим током. При шоке возникают глубокие расстройства дыхания, кровообращения, нервной системы и других систем организма. Сразу после действия тока наступает фаза возбуждения организма: появляется реакция на боль, повышается артериальное давление и др. Затем наступает фаза торможения: истощается нервная система, снижается артериальное давление, ослабевает дыхание, падает и учащается пульс, возникает состояние депрессии. Шоковое состояние может длиться от нескольких десятков минут до суток, а затем может наступить выздоровление или биологическая смерть.

Пороговые значения электрического тока

Электрический ток различной  силы оказывает различное действие на человека. Выделены пороговые значения электрического тока: пороговый ощутимый ток — 0,6...1,5 мА при переменном токе частотой 50 Гц и 5... 7 мА при постоянном токе; пороговый неотпускающий ток (ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник) — 10...15 мА при 50 Гц и 50...80 мА при постоянном токе; пороговый фибрилляционный ток (ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца) — 100 мА при 50 Гц и 300 мА при постоянном электрическом токе.

От чего зависит  степень действия электрического тока на организм человека

Исход поражения также  зависит от длительности протекания тока через человека. С увеличением  длительности нахождения человека под  напряжением эта опасность увеличивается.

Индивидуальные особенности  организма человека значительно  влияют на исход поражения при  электротравмах. Например, неотпускающий ток для одних людей может быть пороговым ощутимым для других. Характер действия тока одной и той же силы зависит от массы человека и его физического развития. Установлено, что для женщин пороговые значения тока примерно в 1,5 раза ниже, чем для мужчин.

Степень действия тока зависит  от состояния нервной системы  и всего организма. Так, в состоянии  возбуждения нервной системы, депрессии, болезни (особенно болезней кожи, сердечно-сосудистой системы, нервной системы и др.) и опьянения люди более чувствительны к протекающему через них току.

Значительную роль играет и «фактор внимания». Если человек  подготовлен к электрическому удару, то степень опасности резко снижается, в то время как неожиданный  удар приводит к более тяжелым  последствиям.

Существенно влияет на исход  поражения путь тока через тело человека. Опасность поражения особенно велика, если ток, проходя через жизненно важные органы — сердце, легкие, головной мозг, — действует непосредственно  на эти органы. Если ток не проходит через эти органы, то его действие на них только рефлекторное и вероятность  поражения меньше. Установлены наиболее часто встречающиеся пути тока через  человека, так называемые «петли тока». В большинстве случаев цепь тока через человека возникает по пути правая рука — ноги. Однако утрату трудоспособности более чем на три рабочих дня  вызывает протекание тока по пути рука — рука — 40 %, путь тока правая рука — ноги — 20 %, левая рука — ноги — 17 %, остальные пути встречаются реже.

Что опаснее - переменный или постоянный электрический ток?

Опасность переменного тока зависит от частоты этого тока. Исследованиями установлено, что токи в диапазоне от 10 до 500 Гц практически  одинаково опасны. С дальнейшим увеличением  частоты значения пороговых токов  повышаются. Заметное снижение опасности  поражения человека электрическим  током наблюдается при частотах более 1000 Гц.

Постоянный ток менее  опасен и пороговые значения его  в 3 - 4 раза выше, чем переменного  тока частотой 50 Гц. Однако при разрыве  цепи постоянного тока ниже порогового ощутимого возникают резкие болевые  ощущения, вызываемые током переходного  процесса. Положение о меньшей  опасности постоянного тока по сравнению  спеременным справедливо при напряжениях до 400 В. В диапазоне 400...600 В опасности постоянного и переменного тока частотой 50 Гц практически одинаковы, а с дальнейшим увеличением напряжения относительная опасность постоянного тока увеличивается. Это объясняется физиологическими процессами действия на живую клетку.