Дія електричного струму на людину

Електричний струм надає на людину термічне, електролітичне, біологічне і механічний вплив.

Термічний вплив струму проявляється опіками окремих ділянок тіла, нагріванням до високої температури органів, що викликає в них значні функціональні розлади.

Електролітичне вплив в розкладанні різних рідин організму (води, крові, лімфи) на іони, в результатічого відбувається порушення їх фізико-хімічного складу і властивостей.

біологічне дію струму проявляється у вигляді подразнення та збудження тканин організму, судомного скорочення м'язів, а також порушення внутрішніх біологічних процесів.

Механічний вплив призводить до розшарування, розриву тканин організму.

Дія електричного струму на людину призводить до травм або загибелі людей.

Електричні травми поділяються на загальні (електричні удари) і місцеві електротравми (рис. 2.26).

Найбільшу небезпеку становлять електричні удари.

Електричний удар - це збудження живих тканин проходить через людини електричним струмом, що супроводжується судорожними скороченнями м'язів; в залежності від результату впливу струму розрізняють чотири ступені електричних ударів:

I - судорожне скорочення м'язів без втрати свідомості;

II - судорожне скорочення м'язів з втратою свідомості, але зі збереженими диханням і роботою серця;

III - втрата свідомості і порушення серцевої діяльності або дихання (або того й іншого разом);

IV - клінічна смерть, тобто. Е. Відсутність дихання і кровообігу.

Крім зупинки серця і припинення дихання причиною смерті може бути електричний шок - важка нервово-рефлекторна реакція організму на сильне подразнення електричним струмом. Шоковий стан триває від декількох десятків хвилин до доби, після чого може настати загибель або одужання внаслідок інтенсивних лікувальних заходів.

Мал. 2.26. Класифікація електричних травм

Місцеві електротравми - це місцеві порушення цілісності тканин організму. До місцевих електротравма відносяться:

- електричний опік - буває струмовим і дуговим; струмовий опік пов'язаний з проходженням струму через тіло людини і є наслідком перетворення електричної енергії в теплову (як правило, виникає при відносно невисоких напругах електричної мережі); при високій напрузі електричної мережі між провідником струму і тілом людини може утворитися електрична дуга, виникає більш важкий опік - дугового, т. к. електрична дуга має дуже великий температурою - понад 3500 ° С;

- електричні знаки - плями сірого або блідо-жовтого кольору на поверхні шкіри людини, що утворюються в місці контакту з провідником струму; як правило, знаки мають круглу або овальну форму з розмірами 1-5 мм; ця травма не становить серйозної небезпеки і досить
швидко проходить;

- металлизация шкіри - проникнення у верхні шари шкіри найдрібніших частинок металу, розплавився під дією електричної дуги; в залежності від місця ураження травма може бути дуже болючою, з плином часу уражена шкіра сходить; ураження же очей може закінчитися погіршенням або навіть втратою зору;

- електроофтальмія - запалення зовнішніх оболонок очей під дією потоку ультрафіолетових променів, що випускаються електричною дугою; з цієї причини не можна дивитися на зварювальну електродуги; травма супроводжується сильним болем і різзю в очах, тимчасовою втратою зору, при сильному ураженні лікування може бути складним і тривалим; на електричну дугу без спеціальних захисних окулярів або масок дивитися не можна;

- механічні пошкодження виникають в результаті різких судомних скорочень м'язів під дією проходить через людину струму, при мимовільних м'язових скороченнях можуть відбутися розриви шкіри, кровоносних судин, а також вивихи суглобів, розриви зв'язок ідаже переломи кісток; крім того, при переляку і шоці людина може впасти з висоти і отримати травму.

Як бачимо, електричний струм дуже небезпечний і поводження з ним вимагає великої обережності і знання заходів забезпечення електробезпеки.

Параметри, що визначають тяжкість ураження електричним струмом (рис. 2.27). Основними факторами, що визначають ступінь ураження електричним струмом, є: сила струму, що протікає через людину, частота струму, час впливу і шлях протікання струму через тіло людини.

Сила струму. Перебіг через організм змінного струму промислової частоти (50 Гц), широко використовуваного в промисловості і в побуті, людина починає відчувати при силі струму 0,6 ... 1,5 мА (мА - міліампер дорівнює 0,001 А). Цей струм називають граничним відчутним струмом.

Великі струми викликають у людини хворобливі відчуття, які зі збільшенням струму посилюються. Наприклад, при струмі 3 ... 5 мА подразнюючу дію струму відчувається всією кистю, при 8 ... 10 мА - різкий біль охоплює всю руку і супроводжується судорожними скороченнями м'язів кисті та передпліччя.

При 10 ... 15 мА судоми м'язів руки стають настільки сильними, що людина не може їх подолати і звільнитися від провідника струму. Такий струм називається пороговим неминучий струмом.

При струмі величиною 25 ... 50 мА відбуваються порушення в роботі легенів і серця, при тривалому впливі такого струму може відбутися зупинка серця і припинення дихання.

Мал. 2.27. Параметри, що визначають тяжкість ураження електричним струмом

Починаючи з величини 100 мА протікання струму через людини викликає фибрилляцию серця - судомні неритмічні скорочення серця; серце перестає працювати як насос, що перекачує кров. Такий струм називається пороговим фібрілляціонние струмом. Струм більш 5А викликає негайну зупинку серця, минаючи стан фібриляції.

Частота току. Найбільш небезпечний струм промислової частоти - 50 Гц. Постійний струм і струм високих частот менш небезпечний, і порогові значення для нього більше.

Так, для постійного струму:

- пороговий відчутний струм - 5 ... 7 мА;

- пороговий неотпускающий ток - 50 ... 80 мА;

- фібрілляціонние ток - 300 мА.

Шлях протікання струму. Небезпека ураження електричним струмом залежить від шляху протікання струму через тіло людини, так як шлях визначає частку загального струму, яка проходить через серце. Найбільш небезпечний шлях «права рука-ноги» (якраз правою рукою найчастіше працює людина). Потім по мірі зниження небезпеки йдуть: «ліва рука-ноги», «рука-рука», «ноги-ноги». На рис. 2.28 зображені можливі шляхи протікання струму через людину.

Мал. 2.28. Характерні шляху струму в тілі людини: 1 - рука-рука; 2 - права рука-ноги; 3 - ліва рука-ноги; 4 - права рука-права нога; 5 - права рука-ліва нога; 6 - ліва рука-ліва нога; 7 - ліва рука-права нога; 8 - обидві руки-обидві ноги; 9 - нога-нога; 10 - голова-руки; 11 - голова-ноги; 12 - голова-права рука: 13 - голова-ліва рука; 14 - голова-права нога; 15 - голова-ліва нога

Час впливу електричного струму. Чим триваліше протікає струм через людини, тим він небезпечніший. При протіканні електричного струму через людини в місці контакту з провідником верхній шар шкіри (епідерміс) швидко руйнується, електричний опір тіла зменшується, струм зростає, і негативна дія електроструму посилюється. Крім того, з плином часу зростають (накопичуються) негативні наслідки впливу струму на організм.

Визначальну роль в вражаючий дії струму грає величина сили електричного струму, що протікає через організм людини. Електричний струм виникає тоді, коли створюється замкнуте електричне коло, в яку виявляється включеним людина. Згідно із законом Ома сила електричного струму / дорівнює електричної напруги U, поділеній на опір електричного кола R: 1 = U / R.

Таким чином, чим більше напруга, тим більше і небезпечніше електричний струм. Чим більше електричний опір ланцюга, тим менше струм і небезпека ураження людини.

Електричний опір ланцюга дорівнює сумі опорів всіх ділянок, що становлять ланцюг (провідників, статі, взуття та ін.). У загальне електричний опір обов'язково входить і опір тіла людини.

Електричний опір тіла людини в сухий, чистої і неушкодженої шкірі може змінюватися в досить широких межах - від 3 до 100 кОм (1 кОм = 1000 Ом), а іноді і більше. Основний внесок в електричний опір людини вносить зовнішній шар шкіри - епідерміс , Що складається з ороговілих клітин. Опір внутрішніх тканин тіла невелике - всього лише 300 ... 500 Ом.

Тому при ніжною, вологою і пітною шкірі або пошкодженні епідермісу (садна, рани) електричний опір тіла може бути дуже невеликим. Людина з такою шкірою найбільш вразливий для електричного струму. У дівчат більш ніжна шкіра і тонкий шар епідермісу, ніж у юнаків; у чоловіків, що мають мозолясті руки, електричний опір тіла може досягати дуже великих величин, і небезпека їх ураження електрострумом знижується. У розрахунках на електробезпека зазвичай приймають величину опору тіла людини, що дорівнює 1000 Ом.

Електричний опір ізоляції провідників струму, якщо вона не пошкоджена, становить, як правило, 100 і більше кіло.

Електричний опір взуття і підстави (підлоги) залежить від матеріалу, з якого зроблено підставу і підошва взуття, і їх стану - сухі або мокрі (вологі). Наприклад, суха підошва зі шкіри має опір приблизно 100 кОм, волога підошва - 0,5 кОм; з гуми відповідно 500 і 1,5 кОм. Сухий асфальтовий підлогу має опір близько 2000 кОм, мокрий - 0,8 кОм; бетонний відповідно 2000 і 0,1 кОм; дерев'яний - 30 і 0,3 кОм; земляний - 20 і 0,3 кОм; з керамічної плитки - 25 і 0,3 кОм. Як бачимо, при вологих або мокрих підставах і взуття значно зростає Електронебезпека.

Тому при користуванні електрикою в сиру погоду, особливо на воді, необхідно дотримуватися особливої обережності і приймати підвищені заходи забезпечення електробезпеки.

Для освітлення, побутових електроприладів, великої кількості приладів і обладнання на виробництві, як правило, використовується напруга 220 В. Існують електромережі на 380, 660 і більше вольт; в багатьох технічних пристроях застосовуються напруги в десятки і сотні тисяч вольт. Такі технічні пристрої являють виключно високу небезпеку. Але і значно менші напруги (220, 36 і навіть 12 В) можуть бути небезпечними в залежності від умов і електричного опору кола R ..

Значний вплив на результат поразки при електротравма надають індивідуальні особливості людини.

Характер впливу струму (табл.) Залежить від маси людини та його фізичного стану. Здорові і фізично міцні люди легше переносять електричні удари. Підвищена сприйнятливість до електричного струму відзначено в осіб, які страждають хворобами шкіри, серцево-судинної системи, органів внутрішньої секреції, нервовими і ін.

Табл. Характер впливу струму

Струм, що проходить через тіло людини, мА Змінний (50 Гц) струм Постійний струм 0,5 -1,5 Початок відчуттів: слабке свербіння, пощипування шкіри Чи не відчувається 2-4 Відчуття поширюється на зап'ясті; злегка зводить м'язи Чи не відчувається 5-7 Больові відчуття посилюються у всій кисті; судоми; слабкі болі в усій руці до передпліччя Початок відчуттів: слабкий нагрів шкіри під електродами 8-10 Сильні болі і судоми в усій руці, включаючи передпліччя. Руки важко відірвати від електродів Посилення відчуття нагріву шкіри 10 - 15 Ледве переносяться болю у всій руці. Руки неможливо відірвати від електродів. Зі збільшенням тривалості протікання струму посилюються Значний нагрів під електродами і в прилеглій області шкіри 20-25 Сильні болі. Руки паралізуються миттєво, відірвати їх від електродів неможливо. Дихання утруднене Відчуття внутрішнього нагріву, незначне скорочення м'язів рук 25 -50 Дуже сильний біль в руках і в грудях. Дихання вкрай утруднено. При тривалому впливі може наступити зупинка дихання або ослаблення серцевої діяльності з втратою свідомості Сильний нагрів, болю і судоми в руках. При відриві рук від електродів виникають сильні болі 50-80 Дихання паралізується через кілька секунд, порушується робота серця. При тривалому впливі може наступити фібриляція серця Дуже сильний поверхневе та внутрішнє нагрівання. Сильні болі в руці і в області грудей. Руки неможливо відірвати від електродів через, сильних болів при відриві 80-100 Фибрилляция серця через 2-3 с; ще через кілька секунд - зупинка дихання Та сама дія, виражене сильніше. При тривалій дії зупинка дихання Та сама дія за менший час Фібриляція серця через 2-3 с; ще через кілька секунд зупинка дихання більше 5000 Фибрилляция серця не настає; можлива тимчасова зупинка його в період протікання струму. При протіканні струму протягом декількох секунд важкі опіки і руйнування тканин

Більш уразливі до дії електричного струму люди, які мають підвищену пітливість. Підвищена температура навколишнього середовища і висока вологість не єдина причина високої пітливості, інтенсивне потовиділення часто спостерігається при вегетативних розладах нервової системи, а також в результаті переляку, хвилювання.

У стані збудження нервової системи, депресії, втоми, сп'яніння і після нього люди більш чутливі до протікаючому струму.

Гранично допустимі напруги дотику і струми для людини встановлюються ГОСТ 12.1.038-82 * (табл. 2.14) при аварійному режимі роботи електроустановок постійного струму частотою 50 і 400 Гц. Для змінного струму частотою 50 Гц допустиме значення напруги дотику становить 2 В, а сили струму - 0,3 мА, для струму частотою 400 Гц відповідно - 2 В і 0,4 мА; для постійного струму - 8 В і 1 мА. Зазначені дані наведені для тривалості впливу струму не більше 10 хв на добу.

Таблиця 2.14. Гранично допустимі рівні напруги та струмів

Рід струму Нормируемая величина Гранично допустимі рівні, не більше, при тривалості впливу струму U а, з 0,01 ... 0,08 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0.7 0,8 0,9 1,0 Св. 1,0 Змінний, 50 Гц U а, В I а, мА 36 6 Змінний, 400 Гц U а, В I а, мА 36 8 Постійний U а, В I а, мА 40 15

Аналіз схем включення людини в електричний ланцюг

Так як від опору електричного кола R істотно залежить величина електричного струму, що проходить через людину, то тяжкість ураження багато в чому визначається схемою включення людини в ланцюг. Схеми утворюються при контакті людини з провідником ланцюгів залежать від виду застосовуваної системи електропостачання.

Найбільш поширені електричні мережі, в яких нульовий провід заземлений, т. Е. Накоротко з'єднаний провідником з землею. Дотик до нульового проводу практично не представляє небезпеки для людини, небезпечний тільки фазний провід. Однак розібратися, який з двох проводів нульовий, складно - на вигляд вони однакові. Розібратися можна використовуючи спеціальний прилад - визначник фази.

На конкретних прикладах розглянемо можливі схеми включення людини в електричний ланцюг при дотику до провідників.

Двофазне включення в ланцюг. Найбільш рідкісним, але і найбільш небезпечним, є дотик людини до двох фазних дротів або провідникам струму, сполученим з ними (рис. 2.29).

У цьому випадку людина виявиться під дією лінійної напруги. Через людини потече струм по шляху «рука-рука», i. е. опір ланцюга буде включати тільки опір тіла (Я).

Мал. 2.29. Двофазне включення в ланцюг: а - ізольована нейтраль; б - заземлена нейтраль

Якщо прийняти опір тіла в 1 кОм, а електричну мережу напругою 380/220 В, то сила струму, що проходить через людину, буде дорівнює

I ч = Uл / Rч = 380 В / 1000 Ом = 0,38 А = 380 мА.

Це смертельно небезпечний струм. Тяжкість електротравми або навіть життя людини буде залежати насамперед від того, як швидко він звільниться від контакту з провідником струму (розірве електричний ланцюг), бо час впливу в цьому випадку є визначальним.

Значно частіше зустрічаються випадки, коли людина однією рукою стикається з фазним проводом або частиною приладу, апарата, який випадково або навмисно електрично з'єднаний з ним. Небезпека ураження електричним струмом в цьому випадку залежить від виду електричної мережі (з заземленою або ізольованою нейтраллю).

Однофазное включення в ланцюг в мережі з заземленою нейтраллю (рис. 2.30). У цьому випадку струм проходить через людину по шляху «рука-ноги» або «рука-рука», а людина буде перебувати під фазною напругою.

У першому випадку опір ланцюга буде визначатися опором тіла людини (Rч, взуття (Ro6), підстави (Roc), на якому стоїть людина, опором заземлення нейтрали (R н), і через людину потече струм

Iч = Uф / (Rч + Roб + R0C + Rн).

Опір нейтрали RH невелика, і їм можна знехтувати в порівнянні з іншими опорами ланцюга. Для оцінки величини протікає через людину струму приймемо напругу мережі 380/220 В. Якщо на людину надіта ізолює суха взуття (шкіряна, гумова), він стоїть на сухому дерев'яному иолу, опір ланцюга буде великим, а сила струму за законом Ома невеликий.

Наприклад, опір підлоги 30 кОм, шкіряного взуття 100 кОм, опір людини 1 кОм. Струм, що проходить через людину

I ч = 220 В / (30 000 + 100 000 +1000) Ом = = 0,00168 А = 1,68 мА.

Цей струм близький до граничного відчутного струму. Людина відчує протікання струму, припинить роботу, усуне несправність.

Якщо людина стоїть на вологій землі в сирої взутті або босоніж, через тіло буде проходити струм

Iч = 220 В / (3000 +1000) Ом = 0,055 А = 55 мА.

Цей струм може викликати порушення в роботі легенів і серця, а при тривалому впливі і смерть.

Якщо людина стоїть на вологому грунті в сухих і цілих гумових чоботях, через тіло проходить струм

I ч = 220 В / (500 000 +1000) Ом = 0,0004 А = 0,4 мА.

Вплив такого струму людина може навіть не відчути. Однак навіть невелика тріщина або прокол на підошві чобота може різко зменшити опір гумової підошви і зробити роботу небезпечною.

Перед тим як приступити до роботи з електричними пристроями (особливо тривалий час не перебувають в експлуатації), їх необхідно ретельно оглянути на предмет відсутності пошкоджень ізоляції. Електричні пристрої необхідно протерти від пилу і, якщо вони вологі - просушити. Мокрі електричні пристрої експлуатувати не можна! Електричний інструмент, прилади, апаратуру краще зберігати в поліетиленових пакетах, щоб виключити потрапляння в них пилу або вологи. Працювати треба у взутті. Якщо надійність електричного пристрою викликає сумніву, треба підстрахуватися - підкласти під ноги сухий дерев'яний настил або гумовий килимок. Можна використовувати гумові рукавички.

Мал. 2.30. Однофазное дотик в мережі з заземленою нейтраллю: а - нормальний режим роботи; б - аварійний режим роботи (пошкоджена друга фаза)

Другий шлях протікання струму виникає тоді, коли другий рукою людина стикається з електропровідними предметами, з'єднаними з землею (корпусом заземленого верстата, металевої або залізобетонною конструкцією будівлі, вологою дерев'яною стіною, водопровідною трубою, опалювальної батареєю і т. П.). У цьому випадку струм протікає по шляху найменшого електричного опору. Зазначені предмети практично накоротко з'єднані з землею, їх електричний опір дуже мало. Тому опір ланцюга дорівнює опору тіла і через людину потече струм

I ч = UФ / Rч = 220 В / 1000 Ом = 0,22 А = 220 мА.

Ця величина струму смертельно небезпечна.

При роботі з електричними пристроями не торкайтеся другою рукою до предметів, які можуть бути електрично з'єднані з землею. Робота в сирих приміщеннях, при наявності поблизу від людини добре проводять предметів, з'єднаних з землею, представляє виключно високу небезпеку і вимагає дотримання підвищених заходів електричної безпеки.

В аварійному режимі (рис. 2.30, б), коли одна з фаз мережі (інша фаза мережі, відмінна від фази, до якої доторкнулася людина) виявилася замкнутою на землю, відбувається перерозподіл напруги, і напруга справних фаз відрізняється від фазної напруги мережі. Торкаючись до справної фазі, людина потрапляє під напругу, яка більше фазного, але менше лінійного. Тому при будь-якому шляху протікання струму цей випадок більш небезпечний.

Однофазное включення в ланцюг в мережі з ізольованою нейтраллю (рис. 2.31). На виробництві для електропостачання силових електроустановок знаходять застосування трипровідні електричні мережі з ізольованою нейтраллю. У таких мережах відсутній четвертий заземлений нульовий провід, а є тільки три фазних проводи. На цій схемі прямокутниками умовно показані електричні опори га, гв, гс ізоляції проводу кожної фази і ємності СА, Св, Сс кожної фази щодо землі. Для спрощення аналізу приймемо rA = rB = rc = r, л СА = С £ = Сс = С

Мал. 2.31. Однофазное дотик в мережі з ізольованою нейтраллю: а - нормальний режим роботи; б - аварійний режим роботи (пошкоджена друга фаза)

Якщо людина доторкнеться до одного з проводів або до якого-небудь предмету, електрично з'єднаного з ним, ток потече через людину, взуття, підстава та через ізоляцію і ємність проводів буде стікати на два інших дроти. Таким чином, утворюється замкнуте електричне коло, в яку, на відміну від раніше розглянутих випадків, включений опір ізоляції фаз. Так як електричний опір справної ізоляції становить десятки і сотні кіло, то загальне електричне опір ланцюга значно більше опору кола, що утворюється в мережі із заземленим нульовим проводом. Т. е. Струм через людини в такій мережі буде менше, і дотик до однієї з фаз мережі з ізольованою нейтраллю безпечніше.

Струм через людину в цьому випадку визначається за такою формулою:

де Rіч = Rч + Rоб + Rос - електричний опір ланцюга людини, ω = 2π f - кругова частота струму, рад / с (для струму промислової частоти f = 50 Гц, тому ω = 100π).

Якщо ємність фаз невелика (це має місце для непротяжних повітряних мереж), можна прийняти С ≈ 0. Тоді вираз для величини струму через людини набуде вигляду:

Iч =

Наприклад, якщо опір статі 30 кОм, шкіряного взуття 100 кОм, опір людини 1 кОм, а опір ізоляції фаз 300 кому, ток, який проходить через людину (для мережі 380/220 В), буде дорівнює

Iч = 3? 220 В / [3? (30 000 + 100 000 +1000) +300 000)] Ом = = 0,00095 А = 0,95 мА.

Такий струм людина може навіть не відчути.

Навіть якщо не враховувати опір ланцюга людини (людина стоїть на вологій землі в сирої взуття), що проходить через людину струм буде безпечний:

I ч = 3? 220 В / 300 000 Ом = 0,0022 А = 2,2 мА.

Таким чином, хороша ізоляція фаз є запорукою забезпечення безпеки. Однак при розгалужених електричних мережах домогтися цього нелегко. У протяжних і розгалужених мереж з великим числом споживачів опір ізоляції мало, і небезпека зростає.

Для протяжних електричних мереж, особливо кабельних ліній, ємністю фаз не можна нехтувати (С ≠ 0). Навіть при дуже хорошій ізоляції фаз (r = ∞) струм потече через людини через ємнісний опір фаз, і його величина буде визначатися за формулою:

I ч =

Таким чином, протяжні електричні ланцюги промислових підприємств, що володіють високою ємністю, мають високу небезпекою, навіть при хорошій ізоляції фаз.

При порушенні ж ізоляції будь-якої фази дотик до мережі з ізольованою нейтраллю стає більш небезпечним, ніж до мережі із заземленим нульовим проводом. В аварійному режимі роботи (рис. 2.31, б) струм, що проходить через людину, доторкується до справної фазі, буде стікати по ланцюгу замикання на землю на аварійну фазу, і його величина буде визначатися формулою:

I ч = Uл / (Rіч + Rз).

Так як опір замикання Rз аварійної фази на землі зазвичай мало, то людина буде перебувати під лінійною напругою, а опір утворилася ланцюга буде дорівнює опору ланцюга людини Rз, що дуже небезпечно.

З цих міркувань, а також з-за зручності використання (можливість отримання напруги 220 і 380 В) чотирипровідні мережі із заземленим нульовим проводом на напругу 380/220 В набули найбільшого поширення.

Ми розглянули далеко не всі можливі схеми електричних мереж і варіанти дотику. На виробництві ви можете мати справу з більш складними схемами електропостачання, що знаходяться під значно більшими напругами, а значить, і більш небезпечними. Однак основні висновки і рекомендації для забезпечення безпеки практично такі ж.

Чи не нашли, что Шукало? Скорістайтеся Поиск: