5.7.1. Воздействие электрического тока

Проходя через тело человека, ток оказывает терми­ческое, электролитическое, механическое и биологиче­ское воздействие.

Термическое воздействие проявля­ется ожогами отдельных участков тела, нагревом кро­веносных сосудов, нервов и других тканей, вызывая в них существенные функциональные расстройства. Электролитическое воздействие выражается в разложе­нии биологических жидкостей, в том числе крови, в ре­зультате чего нарушается их физико-химический состав. Механическое воздействие приводит к расслоению, раз­рыву тканей организма в результате электродинамиче­ского эффекта, а также взрывоподобного образования пара, образующегося при вскипании биологических жидкостей под действием тока. Биологическое воздейст­вие проявляется раздражением и возбуждением тканей организма, нарушением жизненно важных биологиче­ских процессов, в результате чего возможны остановка сердца и прекращение дыхания. Внешний ток может подавить весьма малые биотоки, протекающие в теле человека, и тем самым вызвать серьезные расстройства в организме вплоть до его гибели.

Рассмотренные воздействия тока на организм часто приводят к электротравмам, которые условно разделя­ют на общие (электрические удары) и местные, причем часто они возникают одновременно, образуя смешанные электропоражения.

Под электрическим ударом понимают возбуждение тканей организма проходящим через него током, про­являющееся в виде судорог мышц тела. Тяжесть послед­ствий такого воздействия различна: от слабого сокраще­ния мышц в местах входа и выхода тока до существенных нарушений, в том числе прекращения функционирова­ния сердца и легких. Даже при несмертельной электротравме электрокардиограмма пострадавшего несет на себе признаки коронарной недостаточности, а морфо­логические исследования в ряде случаев показывают наличие инфаркта миокарда. Нередко у пострадавших наблюдаются отдаленные (от 10 дней до 2 лет и более после травмы) последствия электроударов: заболевания щитовидной железы, половых органов, раннее появле­ние артериосклероза, развитие диабета, сердечно-сосу­дистых, вегетативно-эндокринных и нервно-психиче­ских расстройств.

К местным электротравмам относятся электриче­ские ожоги, металлизация кожи, электрические знаки, механические повреждения и электроофтальмия.

Электрические ожоги возникают примерно у двух третей пострадавших вследствие перехода в тепловую энергию электрической энергии тока, проходящего через тело человека при его контакте с токоведущими частями, а также от воздействия электрической дуги или искры, образующихся при коротких замыканиях или приближе­нии человека на недопустимо близкое расстояние к час­тям, находящимся под высоким напряжением.

Металлизация кожи связана с проникновением в нее мельчайших частиц металла при его расплавлении и разбрызгивании в случае образования электрической дуги. Металл может проникнуть в кожу также вследствие электролиза в местах соприкосновения человека с токоведущими частями. Эта травма наблюдается приблизительно у каждого десятого пострадавшего. С течением времени пораженный участок кожи приобретает нормальный вид и эластичность. Однако при поражении глаз лечение может оказаться сложным, иногда и безрезультатным - наступает слепота.

Электрические знаки - это пятна серого или бледно - желтого цвета, образующиеся на коже при прохождении тока. Происходит как бы омертвление верхнего слоя пораженного участка кожи и ее затвердевание подобно мозоли. Обычно электрические знаки безболезненны и при лечении бесследно исчезают. Встречается этот вид травм приблизительно у 11‒20 % пострадавших.

Механические повреждения тканей и органов тела че­ловека наблюдаются довольно редко и происходят в результате судорожных сокращений мышц под действием тока. Последствия травмирования иногда очень тяже­лые: разрывы сухожилий, кровеносных сосудов, выви­хи суставов и переломы костей.

Электроофтальмия (воспаление наружных оболочек глаз) возникает в результате воздействия ультрафиолетового излучения электрической дуги. Характерные проявления болезни: слезотечение, частичное ослепле­ние и светобоязнь; боль в глазах продолжается обычно несколько дней.

В результате статистической обработки многочисленных и весьма различных данных, полученных на основе анализа несчастных случаев, результатов опытов на животных и людях, была получена усредненная зависимость характера воздействия от значения постоянного и переменного тока, проходящего через человека по пути «рука-рука» и «рука-ноги» (табл. 7) .

Таблица 7

Воздействие тока на человека

Воздействие электрического тока на человека

Введение 2

Действие электрического тока на организм человека 3

Местные электротравмы 3

Общие электротравмы 5

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током 6

Род и частота тока 9

Путь замыкания тока 9

Сопротивление человека 10

Окружающая среда 10

Влияние продолжительности действия тока 11

Влияние состояния человеческого организма 11

Фактор влияния 12

Литература 15

Введение

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

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

Действие электрического тока на организм человека.

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

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

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

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

Местные электротравмы

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

электрические ожоги,

электрические знаки (метки тока),

электрометаллизацию кожи,

механические повреждения,

электроофтальмию.

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

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

Различают четыре степени ожогов:

I степень - покраснение кожи и незначительная боль;

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

Ш степень - омертвление всей толщи кожи;

IV степень - обугливание кожи и мышечных тканей.

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

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

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

ощущения исчезают.

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

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

Общие электротравмы

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

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

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

Электрический удар может привести к шоку.

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

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

нарушение сердечной деятельности;

остановка дыхания;

обширные ожоги (обычно при напряжениях выше 1000 В).

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

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

- клиническую (или «мнимую») смерть;

- биологическую смерть.

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

Факторы, определяющие исход поражения электрическим током.

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

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

Величина тока

По величине тока, токи подразделяются на:

неощущаемые (0,6 – 1,6мА);

ощущаемые (3мА);

отпускающие (6мА);

неотпускающие (10-15мА);

удушающие (25-50мА);

фибрилляционные (100-200мА);

тепловые воздействия (5А и выше).

Величина напряжения и время действия

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

Таблица 1

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

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

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

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

Характер воздействия.

Значение	Характер воздействия
	Переменный ток 50 Гц	Постоянный ток
	Начало ощущения - слабый зуд, пощипывание кожи под электродами	Не ощущается
	Ощущение тока распространяется и на запястье руки, слегка сводит руку	Не ощущается
	Болевые ощущения усиливаются во всей кисти руки, сопровождаются судорогами; слабые боли ощущаются во всей руке, вплоть до предплечья. Руки, как правило, можно оторвать от электродов	Начало ощущения. Впечатление нагрева кожи под электродом
	Сильные боли и судороги во всей руке, включая предплечье. Руки трудно, но в большинстве случаев еще можно оторвать от электродов	Усиление ощущения нагрева
	Едва переносимые боли во всей руке. Во многих случаях руки невозможно оторвать от элек­тродов. С увеличением продол­жительности протекание тока боли усиливаются	Еще большее усиление ощущения нагрева как под электродами, так и в прилегающих областях кожи
	Руки парализуются мгновенно, оторваться от электродов невозможно. Сильные боли, дыхание затруднено	Еще большее усиление ощущения нагрева кожи, возникновение ощущения внутреннего нагрева. Незначительные сокращения мышц рук
	Очень сильная боль в руках и груди. Дыхание крайне затруд­нено. При длительном токе может наступить паралич дыхания или ослабление деятельности сердца с потерей сознания	Ощущение сильного нагрева, боли и судороги в руках. При отрыве рук от электродов возникают едва переносимые боли в результате судорожного сокращения мышц
	Дыхание парализуется через несколько секунд, нарушается работа сердца. При длительном протекании тока может наступить фибрилляция сердца	Ощущение очень сильного по­верхностного и внутреннего нагрева, сильные боли во всей руке и в области груди. За­труднение дыхания. Руки не­возможно оторвать от электро­дов из-за сильных болей при нарушении контакта
	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич сердца	Паралич дыхания при длитель­ном протекании тока
	То же действие за меньшее время	Фибрилляция сердца через 2-3 с; еще через несколько секунд - паралич дыхания
	Дыхание парализуется немедленно - через доли секунды. Фибрилляция сердца, как правило, не наступает; возможна временная остановка сердца в период протекания тока. При длительном протекании тока (несколько секунд) тяжелые ожоги, разру­шения тканей

Род и частота тока.

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

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

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

Путь замыкания тока.

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

голова – ноги;

рука – рука;

правая рука – ноги;

левая рука – ноги;

нога – нога.

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

Сопротивление человека.

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

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

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

Окружающая среда.

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

Влияние продолжительности действия тока

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

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

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

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

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

Влияние состояния человеческого организма

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

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

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

Фактор влияния.

Ф

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

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

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

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

Таблица 1

Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи при нормальном режиме работы электроустановок

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

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

Таблица 2

Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи при аварийном режиме работы электроустановок

Род тока

мируе- мая ве- личина

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

Выпрямленный двухполупериодный

I ампл, мА

Выпрямленный однополупериодный

I ампл, мА

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

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

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

Расчет электрической подстанции

Дипломная работа >> Физика

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

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

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

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

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

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

Действие электрического тока на организм человека

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

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

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

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

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

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

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

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

Различают четыре степени электрических ударов :

Iстепень - судорожное сокращение мышц без потери соз­нания;

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

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

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

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

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

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

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

Виды поражений электрических травм:

- электрические ожоги –

Электрометаллизация кожи

Электрические знаки

Электрические удары

Электроофтальмия

Механические повреждения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Факторы, влияющие на исход поражения Эл. током

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

Сила тока I. Токи:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

ПАРАМЕТРЫ окружающей среды : температура, влажность, наличие пыли

Физиологические особенности организма в момент поражения

Приложенное напряжение зависимость прямопропорциональная

Явление при стекании тока в землю

Путь «нога -- нога» 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

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

Напряжения прикосновения и шага

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

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

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

Классификация помещений по степени опасности поражения электрическим током

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

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

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

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

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

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

Сырость (относительная влажность, превышающая 75%);

Температура, длительно превышающая +35°С;

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

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

Особо опасные условия характеризуются наличием одного из следующих признаков:

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

химически активная среда, разрушающая изоляцию и токоведущие части электрооборудования;

не менее двух признаков с повышенной опасностью.

В условиях без повышенной опасности отсутствуют вышепере­численные признаки

Электрический ток широко используется в промышленности, технике, быту, на транспорте. Устройства, машины, технологическое оборудование и приборы, использующие для своей работы электрический ток могут являться источниками опасности.

Опасность поражения людей электрическим током на производстве и в быту появляется при несоблюдении мер безопасности, а также при отказе или неисправности электрического оборудования и бытовых приборов. 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.

Действие электрического тока на живую ткань носит разносторонний и своеобразный характер. Проходя через организм человека, электроток производит термическое, электролитическое, механическое, биологическое, световое воздействие.

Термическое воздействие тока характеризуется нагревом кожи и тканей до высокой температуры вплоть до ожогов.

Электролитическое воздействие заключается в разложении органической жидкости, в том числе крови, и нарушении ее физико-химического состава.

Механическое действие тока приводит 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 проявляется в раздражении и возбуждении живых тканей и сопровождается судорожными сокращениями мышц.

Световое действие приводит к поражению слизистых оболочек глаз.

Виды поражения организма человека электрическим током

Электротравмы — это травмы, полученные от воздействия электрического тока на организм, которые условно разделяют на общие (электрический удар), местные и смешанные.

Наибольшую опасность представляют электрические удары.

Электрический удар

Электрический удар представляет собой возбуждение живых тканей организма проходящим через него электрическим током, сопровождающееся резкими судорожными сокращениями мышц, в том числе мышцы сердца, что может привести к остановке сердца.

В зависимости от исхода воздействия тока различают четыре степени электрических ударов:

• судорожное сокращение мышц без потери сознания;
• судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимися дыханием и работой сердца;
• потеря сознания и нарушение сердечной деятельности или дыхания (или того и другого вместе);
• клиническая смерть, т. с. отсутствие дыхания и кровообращения.

Под местными электротравмами понимается повреждение кожи и мышечной ткани, а иногда связок и костей. К ним можно отнести электрические ожоги, электрические знаки, металлизацию кожи, механические повреждения.

Электрический шок

Кроме остановки сердца и прекращения дыхания причиной смерти может быть электрический шок — тяжелая нервно-рефлекторная реакция организма на сильное раздражение электрическим током. Шоковое состояние длится от нескольких десятков минут до суток, после чего может наступить гибель или выздоровление в результате интенсивных лечебных мероприятий.

Электрические ожоги

Электрические ожоги — наиболее распространенная электротравма, возникает в результате локального воздействия тока на ткани. Ожоги бывают двух видов — контактный (токовый) и дуговой.

Контактный ожог является следствием преобразования электрической энергии в тепловую и возникает в основном в электроустановках напряжением до 1 000 В.

При напряжении свыше 1 000 В в результате случайных коротких замыканий может возникнуть и дуговой ожог . Это более тяжелый ожог, т. к. электрическая дуга обладает очень большой температурой — свыше 3500 °С.

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.

Электрические знаки

Электрические знаки или электрические метки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшегося действию тока. Обычно электрические знаки имеют круглую или овальную форму с углубленным в центре размером от 1 до 5 мм.

Эта травма не представляет серьезной опасности и достаточно быстро проходит.

Металлизация кожи

Металлизация кожи — это выпадение мельчайших частичек расплавленного металла на открытые поверхности кожи.

Обычно такое явление происходит при коротких замыканиях, производстве электросварочных работ. На пораженном участке возникает боль от ожога и наличия инородных тел. С течением времени пораженная кожа сходит. Поражение же глаз может закончиться ухудшением или даже потерей зрения.

Механические повреждения

Механические повреждения — возникают в результате резких судорожных сокращений мышц под действием проходящего через человека тока, при непроизвольных мышечных сокращениях могут произойти разрывы кожи, кровеносных сосудов, а также вывихи суставов, разрывы связок и даже переломы костей.

Кроме того, при испуге и шоке человек может упасть с высоты и получить травму.

Это происходит при напряжении ниже 380 В, когда человек не теряет сознания и пытается самостоятельно освободиться от источника тока.

Электроофтальмия

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз под действием потока ультрафиолетовых лучей, испускаемых электрической дугой; по этой причине нельзя смотреть на сварочную электродугу; травма сопровождается сильной болью и резью в глазах, временной потерей зрения, при сильном поражении лечение может быть сложным и длительным; на электрическую дугу без специальных защитных очков или масок смотреть нельзя.

Как видим, электрический ток очень опасен и обращение с ним требует большой осторожности и знания мер обеспечения элетробезопасности.

Факторы, определяющие исход воздействия электрического тока на человека

Согласно ГОСТу 12.1.019 “ССБТ. Электробезопасность. Общие требования” степень опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от силы тока, напряжения, рода тока, частоты электрического тока и пути прохождения через тело человека, продолжительности воздействия и условий внешней среды.

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;
• неотпускающий;
• фибрилляционный.

Ощутимым называют 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.

Неотпускающим считают 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.

Безопасный ток

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.

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.

По степени опасности поражения человека током все помещения делятся на три класса: без повышенной опасности, с повышенной опасностью, особо опасные.

Защита от воздействия электрического тока

Для обеспечения электробезопасности необходимо точное соблюдение правил технической эксплуатации электроустановок и проведение мероприятий по защите от электротравматизма.

Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи для человека устанавливаются ГОСТ 12.1.038-82 (табл. 1) при аварийном режиме работы электроустановок постоянного тока частотой 50 и 400 Гц. Для переменного тока частотой 50 Гц допустимое значение напряжения прикосновения составляет 2 В, а силы тока — 0,3 мА, для тока частотой 400 Гц соответственно — 2 В и 0,4 мА; для постоянного тока — 8 В и 1 мА. Указанные данные приведены для продолжительности воздействия тока не более 10 мин в сутки.

Таблица 1. Предельно допустимые уровни напряжения и токов

Мерами и способами обеспечения электробезопасности служат:

• применение безопасного напряжения;
• контроль изоляции электрических проводов;
• исключение случайного прикосновения к токоведущим частям;
• устройство защитного заземления и зануления;
• использование средств индивидуальной защиты;
• соблюдение организационных мер обеспечения электробезопасности.

Одним из аспектов может быть применение безопасного напряжения — 12 и 36 В. Для его получения используют понижающие трансформаторы, которые включают в стандартную сеть с напряжением 220 или 380 В.

Для защиты от случайного прикосновения человека к токоведущим частям электроустановок используют ограждения в виде переносных щитов, стенок, экранов.

Защитное заземление — это преднамеренное электрическое соединение с землей или ее эквивалентом (металлоконструкция зданий и др.) металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Цель защитного заземления — устранение опасности поражения человека электрическим током в случае прикосновения его к металлическому корпусу электрооборудования, который в результате нарушения изоляции оказался под напряжением.

Зануление — преднамеренное электрическое соединение с нулевым защитным проводником металлических нетоковедущих частей, которые могут оказаться под напряжением. Нулевой защитный проводник — это проводник, соединяющий зануляемые части с глухозаземленной нейтральной точкой обмотки источника тока или его эквивалентом.

Защитное отключение — это система защиты, обеспечивающая безопасность путем быстрого автоматического отключения электроустановки при возникновении в ней опасности поражения током. Продолжительность срабатывания защитного отключения составляет 0,1- 0,2 с. Данный способ защиты используют как единственную защиту или в сочетании с защитным заземлением и занулением.

Применение малых напряжений. К малым относят напряжение до 42В, его применяют при работе с переносными электроинструментами, использовании переносных светильников.

Контроль изоляции . Изоляция проводов со временем теряет свои диэлектрические свойства. Поэтому необходимо периодически проводить контроль сопротивления изоляции проводов с целью обеспечения их электробезопасности.

Средства индивидуальной защиты — подразделяются на изолирующие, вспомогательные, ограждающие. Изолирующие защитные средства обеспечивают электрическую изоляцию от токоведущих частей и земли. Они подразделяются на основные и дополнительные. К основным изолирующим средствам в электроустановках до 1000 В относят диэлектрические перчатки, инструмент с изолированными ручками. К дополнительным средствам — диэлектрические галоши, коврики, диэлектрические подставки.

Электрический ток очень схож с потоком воды, только вместо ее молекул, движущихся вниз по реке, заряженные частицы движутся по проводнику.

Для того чтобы электрический ток протекал через тело, оно должно стать частью электрической цепи.

Постоянный и переменный ток

Степень поражающего действия электрического тока на организм человека будет зависеть от его вида.

Если ток протекает только в одном направлении, он называется постоянным (DC).

Если ток меняет направление, он называется переменным (AC). Переменный ток - лучший способ передачи электроэнергии на большие расстояния.

AC с тем же напряжением, что и DC, является более опасным и вызывает худшие последствия. Действие электрического тока на организм человека в этом случае может вызвать эффект "замораживание мышцы руки". То есть произойдет настолько сильное сокращение мышц (тетания), которое человек будет не в состоянии преодолеть.

Пути получения удара

Прямой контакт с электричеством произойдет, когда кто-то коснется токопроводящей части, например, неизолированного провода. В частных домах это возможно в редких случаях. Косвенный контакт возникает, когда происходит взаимодействие с какой-либо техникой или электроприбором, а из-за неисправности или нарушении правил хранения и эксплуатации корпус устройства может ударить током.

Интересный факт: почему птицы никогда не подвергаются электрическому удару от сидения на кабелях?

Это потому, что между пернатой и кабелем электропередач не возникает разницы напряжений. Ведь земли она не касается, как и другого кабеля. Отсюда совпадает напряжение птицы и кабеля. Но если вдруг крыло птицы коснется, допустим, металлической обмотки на столбе, удар тока не заставит себя ждать.

Сила удара и его последствия

Рассмотрим действие электрического тока на организм человека кратко:

	Эффект
	Не воспринимается
	Вызывает покалывание
	Небольшой шок. Не больно. Человек легко отпустит источник тока. Непроизвольная реакция может привести к косвенным травмам
6-25 мА (женщины)	Болезненные потрясения. Потеря контроля мышц
9-30 мА (мужчины)	"Неотпускающий" ток. Человек может быть отброшен от источника питания. Сильная непроизвольная реакция может привести к недобровольным травмам
От 50 до 150 мА	Сильная боль. Остановка дыхания. Реакции мышц. Возможная смерть
	Фибрилляция сердца. Повреждение нервных окончаний. Вероятная смерть
	Сердечная остановка, сильные ожоги. Смерть наиболее вероятна

Когда ток протекает через тело, нервная система испытывает электрический шок. Интенсивность удара зависит главным образом от силы тока, его пути, проходящего через тело, и продолжительности контакта. В крайних случаях шок вызывает перебои в обычной работе сердца и легких, приводящие к бессознательному состоянию или смерти. Виды действия электрического тока на организм человека подразделяются в зависимости от того, какие осложнения ток нанес организму.

Электролиз

Тут все просто: удар током поспособствует изменению химического состава крови и других жидкостей в организме. Что в дальнейшем скажется на работе всех систем в целом. Если постоянный ток проходит через ткани тела в течение нескольких минут, начинается изъязвление. Такие язвы, хотя обычно не смертельны, могут быть болезненными и лечиться долго.

Ожоги

Термическое действие электрического тока на организм человека проявляется в виде ожогов. Когда электрический ток проходит через любое вещество, имеющее электрическое сопротивление, выделяется тепло. Количество тепла зависит от рассеиваемой мощности.

Электрические ожоги часто оказываются наиболее заметны вблизи участка входа тока в тело, хотя довольно часто возникают и внутренние ожоги, которые, если они не смертельны, могут вызывать долговременную и болезненную травму.

Мышечные судороги

Раздражая и возбуждая живые ткани, электрический разряд поступает к мышце, мышца противоестественно и судорожно начинает сжиматься. Происходят различные нарушения в работе организма. Так проявляется биологическое действие электрического тока на организм человека. Длительное непроизвольное сокращение мышц, вызванное внешним электрическим стимулом, несет за собой одно неблагоприятное последствие, когда человек, который держит электрический объект, не может его отпустить.

Остановка дыхания и сердца

Мускулы между ребрами (межреберные мышцы) должны многократно сокращаться и расслабляться, чтобы человек дышал. Таким образом, длительное сокращение этих мышц может препятствовать дыханию.

Сердце - это мускулистый орган, который должен постоянно сокращаться и расслабляться, чтобы выполнять свою функцию в качестве насоса для перекачки крови. Длительное сокращение сердечной мускулатуры будет препятствовать данному процессу и приведет к его остановке.

Фибрилляция желудочков

Желудочки - это камеры, ответственные за перекачку крови из сердца. При ударе током мускулатура желудочков будет претерпевать нерегулярные, несогласованные подергивания, в результате перестанет работать "насосная" функция в сердце. Этот фактор может оказаться фатальным, если не будет исправлен за очень короткий промежуток времени.

Фибрилляция желудочков может быть вызвана очень небольшими электрическими раздражителями. Достаточно тока 20 мкА, проходящего непосредственно через сердце. Именно по этой причине большинство смертей обусловлено возникновением фибрилляции желудочков.

Факторы естественной защиты

У тела есть собственное сопротивление действиям, оказываемым электрическим током на организм человека в виде кожи. Однако оно зависит от множества факторов: от части тела (более толстая или более тонкая кожа), влажности кожи и площади тела, на которую оказывается вредное воздействие. Сухая и влажная кожа имеют очень разные значения сопротивления, но не являются единственным аспектом, который следует учитывать при поражении электрическим током. Порезы и глубокие ссадины способствуют значительному снижению сопротивляемости. Конечно же, сопротивление кожи будет зависеть и от мощности поступаемого тока. Но все-таки существует немало случаев, когда из-за высокой сопротивляемости кожи человек, кроме неприятного удара током, не получал ни единой электротравмы. Действие электрического тока на организм человека не приносило никаких нежелательных последствий.

Как предотвратить поражение электрическим током

Предотвращение ударов электрическим током, особенно в обыденной жизни, является обязательным условием для безопасной жизни. Используется изоляция для любых токоведущих частей. Например, кабели представляют собой изолированные электрические провода, что позволяет их использование без риска каких-либо электрических ударов, а выключатели света, заключенные в коробки, предотвращают доступ к находящимся под напряжением деталям.

Существуют специальные низковольтные аппараты, которые обеспечивают дополнительную защиту от получения электрического удара.

Могут обеспечивать дополнительную электробезопасность. Действие электрического тока на организм человека в этом случае будет нулевым. Данное устройство в случае нежелательной утечки за несколько секунд отключит поврежденный участок электропроводки или неисправный электроприбор, чем не только спасет человека от получения тока, но и убережет от пожара.

Дифавтомат, помимо описанных выше возможностей, обладает защитой от перегрузок и короткого замыкания.

Важно убедиться, что любая электрическая работа, проводимая в доме, осуществляется квалифицированным специалистом-электриком, у которого есть технические знания и опыт, чтобы обеспечить безопасность работы.

Сила электричества в живых существах

Электрохимическая энергия производится в каждой клетке каждого живого организма. Нервная система животного или человека посылает свои сигналы посредством электрохимических реакций.

Практически каждый электрохимический процесс и его технологическое применение играют определенную роль в современной медицине.

В фильме о Франкенштейне используется специфическое действие электрического тока на организм человека. Сила электричества превращает мертвого мужчину в живого монстра. Хотя использование электричества в таком контексте все еще невозможно, электрохимические силы необходимы для того, чтобы наши тела функционировали. Понимание этих сил очень помогло развитию медицины.

Действие электрического тока: первые эксперименты

С 1730 года, после опытов Стивена Грея по передаче электрического тока на расстояние, в течение следующих пятидесяти лет другие исследователи обнаружили, что прикосновение электрически заряженного стержня может привести к сокращению мускулов мертвых животных. Типичным примером влияния электрического тока на биологический объект является ряд экспериментов итальянского врача, физика и биолога Луиджи Гальвани, который считается одним из отцов-основателей электрохимии. В этих экспериментах он посылал электрический ток через нервы в лапку лягушки, и это вызывало сокращение мышц и движение конечности.

В конце девятнадцатого века некоторые врачи начали изучать действие электрического тока на организм человека, но не мертвого, а живого! Это позволило им сделать более подробные карты мышечной системы, которые ранее были недоступны.

Электротерапия и фокусы

В течение восемнадцатого и начала девятнадцатого столетий электрический ток использовался повсеместно. Врачи, ученые и шарлатаны, не всегда отличающиеся друг от друга, использовали электрохимические удары, чтобы лечить любую болезнь, особенно паралич и радикулит.

Тогда же появились специфические шоу, одновременно ужасающие и приводящие в дикий восторг. Суть таковых состояла в том, чтобы оживить труп. Преуспел в этом деле Джованни Альдини, который с помощью электрического тока делал так, чтобы мертвец "оживал": открывал глаза, шевелил конечностями, приподнимался.

Ток в современной медицине

Действие электрического тока на организм человека, помимо лечения (как пример, физиотерапия), также может быть использовано для раннего обнаружения проблем со здоровьем. Специальные устройства записи теперь превращают естественную электрическую активность тела в диаграммы, которые затем используют доктора для анализа отклонений. Врачи теперь диагностируют сердечные аномалии с помощью электрокардиограмм (ЭКГ), нарушения мозга с помощью электроэнцефалограмм (ЭЭГ) и потери нервной функции с помощью электромиограмм (ЭМГ).

Жизнь благодаря электрическому току

Одним из наиболее драматических применений электричества является дефибрилляция, которая в фильмах иногда показана как «запуск» сердца, которое уже перестало работать.

Действительно, запуск кратковременного импульса значительной величины может иногда (но очень редко) перезапускать сердце. Однако чаще дефибрилляторы используются для коррекции аритмии и восстановления его нормального состояния. Современные автоматизированные внешние дефибрилляторы могут регистрировать электрическую активность сердца, определять фибрилляцию желудочков сердца, а затем вычислять силу тока, необходимую для пациента на основе этих факторов. Многие общественные места теперь имеют дефибрилляторы, для того чтобы электрический ток и его действие на организм человека в этом случае предотвратил смерти, вызванные дисфункцией сердца.

Следует также упомянуть искусственные кардиостимуляторы, которые контролируют сокращения сердца. Эти устройства имплантируются под кожу или под мышцы груди пациента и передают импульсы электрического тока около 3 В через электрод и сердечную мышцу. Это стимулирует нормальный сердечный ритм. Современные кардиостимуляторы могут работать в течение 14 лет, прежде чем их нужно будет заменить.

Действие электрического тока на организм человека стало обыденным и не только в медицине, но и физиотерапии.