Повреждения от действия электричества : лекция

Какой ток опаснее и почему: постоянный или переменный, как защититься от его отрицательного воздействия

Несмотря на многочисленные научные эксперименты и теоретические выкладки, ученые до сих пор не знают, какой ток опаснее. Необъяснимость некоторых проявлений электричества, несмотря на давно разработанные меры защиты и профилактики, по-прежнему приводит к травматизму и гибели людей. Но большинство специалистов склоняется к мнению, что переменный ток все-таки смертоноснее постоянного.

Изучение электричества стоило жизни многим ученым — взять хотя бы друга Михайлы Ломоносова Георга Рихмана. Сейчас сказали бы, что причиной его смерти стало отсутствие заземления. Такой защитой, как и другими мерами профилактики поражения током, каким бы он ни был по характеристикам, пренебрегать не стоит

На производстве нужно обращать внимание на такие мероприятия:

1. Отключение электропитания при проведении работ с обязательной проверкой напряжения.
2. Использование запрещающих знаков, ограждение места работ.
3. Организация заземления либо зануления.
4. Изоляция опасных частей приборов и установок.
5. Применение принудительных выключателей, прерывателей, сигнализации. Они срабатывают автоматически в случае незапланированного опасного напряжения.
6. Монтаж силовых блоков в обычно труднодоступных для людей местах, например, на высоте.
7. Индивидуальная и коллективная защита.

Нужно помнить, что токопоражение происходит, как правило, при неисправности механизмов и установок, пробоях изоляции или ее отсутствии, прикосновениях к приборам, которые находятся под напряжением. Риск опасности возрастает в помещениях с высокими температурными показателями воздуха и влажностью, наличием различных опасных паров, жидкостей, газов, пыли.

1.7.68

Ограждения и оболочки в электроустановках
напряжением до 1 кВ должны иметь степень защиты не менее IP 2X, за исключением
случаев, когда большие зазоры необходимы для нормальной работы
электрооборудования.

Ограждения и оболочки должны быть надежно закреплены и
иметь достаточную механическую прочность.

Вход за ограждение или вскрытие оболочки должны быть
возможны только при помощи специального ключа или инструмента либо после снятия
напряжения с токоведущих частей. При невозможности соблюдения этих условий
должны быть установлены промежуточные ограждения со степенью защиты не менее IP
2X, удаление которых также должно быть возможно только при помощи специального
ключа или инструмента.

Классификация помещений в отношении опасности поражения электротоком

В зависимости от тех или иных условий, повышающих опасность воздействия электротока на человека, разным помещениям присуща разная степень опасности поражения током – одним большая, другим меньшая. В соответствии с Правилами устройства электроустановок помещения в отношении опасности поражения людей электрическим током классифицируются следующим образом:

1. Помещения без повышенной опасности, в которых отсутствуют условия, создающие повышенную или особую опасность. В таких по­мещениях относительная влажность воздуха менее 60%, отсутствуют высокая температура, токопроводящая пыль, химически активная или органическая среда, токопроводящие полы, возможность одновременного прикосновения к металлоконструкциям зданий, аппаратов, механизмов и к металлическим корпусам электрооборудования.

2. Помещения с повышенной опасностью, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих повышенную опасность:

• сырость (относительная влажность воздуха более 75%) или токопроводящая пыль;
• токопроводящие полы (металлические, земляные, железо­бетонные, кирпичные и пр.);
• высокая температура (температура постоянно или периодически (более одних суток) превышает 35°С);
• возможность одновременного прикосновения человека к металлоконструкциям зданий, имеющим соединение с землей, к технологическим аппаратам, механизмам и пр., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования (открытым проводящим частям) – с другой.

3. Особо опасные помещения, характеризующиеся наличием одного из следующих условий, создающих особую опасность:

• особая сырость (относительная влажность воздуха близка к 100% – потолок, стены, пол и предметы, находящиеся в помещении, покрыты влагой);
• химически активная или органическая среда (помещения, где содержатся агрессивные пары, газы, жидкости, образуются отложения и плесень, разрушающие изоляцию и токоведущие части электрооборудования);
• одновременно два или более условий повышенной опасности.

Территория открытых электроустановок в отношении опасности поражения людей электрическим током приравнивается к особо опасным помещениям.

Какой ток опасен для человек

На самом деле само по себе напряжение опасным не является. Опасен ток, проходящий через организм человека. Он зависит не только от потенциала, но и от сопротивления кожных покровов в месте контакта и других факторов:

• сухая обувь, чистые руки и деревянный пол уменьшают опасность поражения;
• приём спиртных напитков перед работой также уменьшает сопротивление и увеличивает поражающую силу высокого напряжения.

Интересно! Несмотря на то, что напряжение на электродах ионизатора воздуха достигает 25 кВ, ток при прикосновении настолько мал, что не ощущается человеком.

При одинаковых условиях переменный ток считается более травмоопасным. Это связано с тем, что опасный ток для человека зависит от вида напряжения — безопасная величина переменного тока, на которую настраивается уставка УЗО, составляет 10 мА, а для постоянного опасное воздействие начинается с 50 мА, которые являются максимальными для работы аппарата электрофореза.

Кроме силы тока, проходящего через организм, степень воздействия зависит от пути его прохождения и продолжительности контакта пострадавшего с токоведущими частями.

И всё же, почему переменный ток опаснее постоянного? Есть несколько факторов, делающих его воздействие более опасным:

• Постоянный ток при протекании через организм вызывает спазм мускулатуры. Это менее опасно, чем сокращение и расслабление мышц под воздействием переменного тока. Поэтому для причинения одинакового вреда здоровью величина постоянного тока и, соответственно, напряжение должны быть в несколько раз выше, чем переменного.
• Электротравмы со смертельным исходом чаще всего происходят от фибрилляции желудочков сердца. Это состояние возникает от воздействия переменного напряжения и может потребовать реанимационных действий и использования дефибриллятора. При воздействии постоянного тока происходит спазм сердечной мышцы, который может пройти после освобождения человека от напряжения.
• Есть широко распространённое мнение, что при попадании под переменное напряжение легче освободиться самостоятельно. Это связано с тем, что при таком воздействии происходит периодическое расслабление мускулатуры. Такая версия была бы правильной, если бы частота в розетке была 1-2 Гц, но при частоте 50Гц сокращения и расслабления происходят 100 раз в секунду и паузы между спазмами настолько короткие, что человек не успевает на них отреагировать.

Проведённые эксперименты подтверждают, что взятый в руку электрод с постоянным напряжением, получается отпустить легче и быстрее.

Как видно из материалов статьи, при одинаковом напряжении травмы при поражении переменным током опаснее, чем постоянным.

Важно! Полностью безопасного напряжения, кроме сверхнизкого, не существует

При работе необходимо соблюдать осторожность и все требования, указанные в ПТБ и ПТЭЭП

Характер и последствия воздействия на человека

Характер и последствия опасного и вредного воздействия на человека электрического тока зависит от многих факторов:

1. от величины и рода (переменный или постоянный) протекающего тока;
2. продолжительности его воздействия (чем больше время действия тока на человека, тем тяжелее последствия);
3. пути протекания;
4. от физического и психологического состояния человека;
5. от состояния внешней среды, например при высокой влажности воздействие электричества на организм будет сильнее.

По степени воздействия на человека от величины ток делится на три пороговых значения:

• Человек начинает ощущать воздействие проходящего сквозь него переменного тока при значении 0,6 мА, прямого начиная с 5-7 мА. Эти значения называются пороговыми ощутимыми токами.
• Следующий порог – порог неотпускающего (удерживающего) тока. Его значение для переменного тока составляет ≥10 мА, для постоянного ≥50 мА.
• Третье пороговое значение – фибрилляционный ток. Это значение переменного тока 100 мА, а постоянного 300 мА, при длительности воздействия такого тока 0,5 сек, может наступить остановка сердца или его фибрилляция.

В таблице 1 приведены различные реакции организма человека на электрический ток в зависимости от его силы и типа.

Как видно из таблицы 1, переменный ток более опасен чем постоянный. Тем не менее, даже небольшой, ниже порога ощущения постоянный ток, дает сильные удары способные вызвать судороги мышц. А при значении напряжения выше 500 В уже опаснее постоянный ток так как он обладает большой «липучестью» и от него практически невозможно самостоятельно освободиться.

В то же время, хотя переменный ток считается более опасным для человека, но это касается в основном частоты 50 Гц. С увеличением частоты, даже с учетом что сопротивление организма падает и ток текущий через него увеличивается – опасность поражения снижается электротоком и полностью исчезает при частоте 450 — 500 гГц, т.к. при высокой частоте возникает так называемый «skin» эффект – ток идет по поверхности организма, те по коже, и не может поразить человека. Но с токами такой частоты мы практически не сталкиваемся ни в быту, ни на производстве, в отличие от 50 герцового переменного напряжения, которое является стандартом в электросетях России.

Пути прохождения тока через тело человека

То, какой ток опасен для человека, зависит не только от его величины, но и от пути прохождения через тело.

При попадании человека под напряжение ток стремится пройти по кратчайшему расстоянию. В зависимости от места контакта попасть в зону поражения могут различные органы и части тела. Есть различные варианты прохождения электрического тока через тело. Некоторые из них встречаются реже, другие чаще.

Особенно опасным являются те пути прохождения тока, при которых происходит поражение сердца, спинного и головного мозга и лёгких. Правда, это не значит, что остальные пути являются безопасными.

Информация! В статистику электротравматизма попали только такие случаи, при которых пострадавшенму потребовалась медицинская помощь.

Рука — рука

Чаще всего электромонтёры травмируются во время работы при прикосновении разными руками к фазному проводнику и к заземлённой конструкции или к другому фазному проводу.

Такие травмы составляют около 40% всех обращений к врачам. Ток идёт через верхнюю часть груди и до 3,3% проходит через сердце. При травмировании напряжением 220 В до 83% пострадавших теряют сознание.

Правая рука — ноги

Прохождение электрического тока по пути «рука-ноги» является опасным для жизни. Электроэнергия проходит через сердце, ноги и спинной мозг, причём на сердечную мышцу приходится 6,7%.

Такая электротравма происходит, если на работнике надета обувь с гвоздями в подошве, а пол бетонный или влажный деревянный.

Частота этих травм составляет 20%, количество потерявших сознание 87%.

Левая рука — ноги

Причины травмирования в этом случае аналогичны ситуации «правая рука — ноги», но встречается несколько реже — в 17% случаев. Это связано с тем, что большинство людей предпочитают работать правой рукой.

Доля тока, проходящего через сердце, составляет 3,7%, поэтому количество пострадавших потерявших сознание 80%.

Нога — нога

Такое прохождение тока происходит при попадании человека под шаговое напряжение. Этих случаев всего — 6%. Доля тока через сердце составляет 0,4%.

Основная опасность таких травм заключается в судорогах или спазмах ног. При этом человек может упасть и величина шагового напряжения увеличится, а ток пойдёт по пути «руки-ноги» или «голова-ноги», поэтому пострадавшие теряют сознание в 15% случаев.

Голова — ноги

Достаточно редкая, около 5% случаев, но опасная ситуация. Возникает при работе без головного убора в распредустройствах и высоких панелях управления.

Поражаются головной и спинной мозг, позвоночник и внутренние органы. Часть тока, проходящая через сердце 6,8%, До 88% пострадавших теряют сознание и нуждаются в реанимационных мероприятиях и госпитализации.

Голова — руки

Эта ситуация опаснее, чем травма «голова-ноги». Часть тока, проходящего через сердце, составляет 7%, попавшие под напряжение теряют сознание в 92% случаев.

Причины травмирования аналогичны предыдущей, частота появления составляет 4%.

Другие пути

Около 8% случаев электротравматизма связаны с прикосновением к токоведущим частям другими частями тела. Чаще всего это происходит при работе без спецовки или летом, в расстёгнутых куртках без рубашки.

Важно! Для предотвращения электротравматизма необходимо соблюдать требования ПТБ и использовать основные и дополнительные защитные средства — перчатки, галоши, коврики и инструмент с изолированными ручками

Пороговые ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный токи

Степень опасности действия на человека электрического тока зависит от его значения. Электрический ток, вызывающий при прохождении через организм человека ощутимые раздражения, называется ощутимым током, а наименьшее значение этого тока называется пороговым ощутимым током.

Человек начинает ощущать воздействие проходящего через него малого тока: в среднем около 1,1 мА при переменном токе частотой 50 Гц и около 6 мА при постоянном токе. Это воздействие при переменном токе проявляется слабым зудом и легким пощипыванием (покалыванием), а при постоянном токе ощущением нагрева кожи на участке, касающемся токоведущей части.

Пороговый ощутимый ток не может вызвать поражения человека, однако длительное (в течение нескольких минут) прохождение этого тока через человека может отрицательно сказаться на состоянии его здоровья. Кроме того, ощутимый ток может стать косвенной причиной несчастного случая, поскольку человек, почувствовав воздействие электротока, теряет уверенность в своей безопасности и может произвести неправильные действия. Особенно опасно неожиданное воздействие ощутимого тока при работах вблизи токоведущих частей на высоте и в других аналогичных условиях.

Электрический ток, вызывающий при прохождении через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, называется неотпускающим током, а наименьшее его значение – пороговым неотпускающим током. Пороговые неотпускающие токи различны у мужчин, женщин и детей. Приближенные средние значения их составляют: для мужчин – 16 мА при 50 Гц и 80 мА при постоянном токе, для женщин – соответственно 11 и 50 мА, для де­тей – 8 и 40 мА.

Фибрилляционный ток – это электрический ток, вызывающий при прохождении через организм фибрилляцию сердца. Наименьшее его значение называется пороговым фибрилляционным током. Электроток 50 мА и более при 50 Гц, проходя через тело человека, рас­пространяет свое раздражающее действие на мышцы сердца, тем самым вызывая его хаотичное сокращение и остановку.

При частоте 50 Гц фибрилляционными являются токи в пределах от 50 мА до 5 А, а среднее значение порогового фибрилляционного тока можно считать 300 мА. Ток больше 5 А как переменный, так и постоянный, вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Основой организации безопасной эксплуатации электроустановок является высокая техническая грамотность и сознательная дисциплина обслуживающего персонала, который обязан строго соблюдать особые организационные и технические мероприятия, правила и нормы без­опасной работы в действующих электроустановках, а также приемы и очередность выполнения эксплуатационных операций.

Электроток силой от 0,5 до 1,5 мА

Человек точно будет ощущать воздействие проходящего тока, если его сила составляет 0,6-1,5 мА. Этот показатель определяется пороговым ощутимым типом. Он не представляет значимой опасности. Человек без помощи посторонних может прервать контакт с источником электротока.

Это незначительное действие электрического тока, которое проявляется легким покалыванием или пощипыванием.

Сила в 15 мА

При силе тока 10-15 мА человек уже не в состоянии оторвать руку от электропроводов, разорвать цепь. Такой ток условно называют «неотпускающим». Эта величина провоцирует сокращение мышц кисти руки и предплечья. Болезненные ощущения значительные. В результате, пострадавший не может отбросить провод. От продолжительности такого действия могут произойти изменения в организме.

Сила выше 25 мА

Сила тока в 50 мА провоцирует поражение органов дыхания и системы кровообращения. При 100 мА наступает фибрилляция сердца — орган останавливает свою работу, кровообращение прекращается.

Электролитическое действие тока на организм человека выражается в форме резкой остановки сердца, паралича дыхания.

Как воздействует ток и напряжение на человеческий организм

Чтобы понимать, чего все-таки следует бояться: электрического тока или напряжения, нужно знать, что и как воздействует на человека. Об этом ниже.

Из электротехники можно вспомнить, что тело человека является раствором солей и прочих органических веществ в воде. Получается, если ток начнет контакт с телом, то соответственно, тело получит удар. Так как электричество тоже «любит» воду.

Нельзя пользоваться электроприборами и одновременно водойИсточник elektrik-a.su

Получается, если сила тока пройдет через весь организм, то с высокой вероятностью человек получит травмы различного характера:

• Термическое. Произойдет нагревание всех частей организма, через которые будет проходить электричество. В результате есть риск получить внешние и внутренние ожоги, не совместимые с жизнью.
• Электролитическое. Происходят химические реакции в крови и других жидкостях человеческого организма, что тоже способно вызвать мгновенный летальный исход. Такое вмешательство не дает организму нормально функционировать.
• Биологическое. В этом случае происходит раздражение нервных окончаний кожи и других органов, имеющих их.
• Механическое. Не менее опасно, чем другие. В результате такого воздействия происходят разрывы мягких тканей и внутренних органов. Возможны даже переломы костей в суставах и связок.

Электротравмы, которые получил человек можно разделить на три группы: 

• общие. Вследствие них возникает полное поражение тела человека под воздействием электрического тока;
• местные. Остаются пораженными только те места, через которые проходил ток (обычно их фиксируют в виде разрывов или ожогов);
• ожоги глаз. Происходят при воздействии электрической дуги, возникшей вследствие ультрафиолетового излучения.

Удар током может привести к летальному исходу, поэтому не стоит игнорировать эти знакиИсточник hronika.info

Из-за чего опасный тот или иной ток

Тяжесть поражения человеческого организма зависит от многих факторов:

• Силы тока и напряжения;
• Продолжительности воздействия;
• Типа тока и частоты;
• Сопротивления человеческого тела — величины непостоянной, зависящей от множества факторов.

Разные травмы при поражении электротоком обусловлены природой движения частиц: переменный вызывает хаотичные судороги внутренних органов, постоянный — нагрев, ожоги, разрушение тканей организма.

Сила тока и напряжение

Важным параметром, определяющим опасность поражения, является сила тока. Опасным считается переменный электроток 10–15 мА и выше, постоянный — 50–80 мА.

Вам это будет интересно Обозначение электрической цепи

Для человека переменный ток опаснее постоянного при напряжениях, с которыми людям чаще всего приходится сталкиваться в повседневной жизни. Удар постоянного электротока происходит при напряжении 120 В, для переменного тока подобное поражение происходит при U=42 В.

При высоком напряжении (500 В и выше) постоянный ток представляет такую же опасность для организма, как и переменный. При более высоком U, он становится даже более опасным для человека.

Измерение амперметром

Длительность поражающего воздействия

С увеличением времени воздействия происходит разрушение эпидермиса в месте контакта, снижение сопротивления человеческого тела, увеличение силы протекающего электротока. Усиленное потоотделение в этот момент способно снизить сопротивление в десятки раз. Длительный контакт с электричеством вызывает накопление отрицательных воздействий на ткани организма.

Сопротивление человеческого тела

Закон физики гласит: чем выше сопротивление, тем меньше сила тока в цепи. Состояние эпидермиса во многом определяет величину общего сопротивления человеческого организма (до 90%). Неповреждённые, сухие, огрубевшие кожные покровы обладают свойствами диэлектрика. Удельное сопротивление тела человека в этом случае составляет 40 000–100 000 Ом.

Причины снижения сопротивления тела человека

Величина не является постоянной. Зависит от площади воздействия и плотности контакта, продолжительности прохождения тока через тело. Значение имеет толщина кожных покровов – у женщин и детей он более тонкий, подвергается наибольшему поражению.

Причины снижения сопротивления:

• Высокая температура, потоотделение;
• Повреждения эпидермиса;
• Повышенная влажность в помещении.

Важно! Лица, находящиеся в состоянии алкогольного опьянения, подвергаются особой опасности поражения электричеством из-за резкого падения сопротивления

Тип тока и частота

Число колебаний полюсов в сети электропитания называется частотой. В России и странах СНГ принята стандартная величина 50 Гц, что означает — каждую секунду направление переменного тока меняется 50 раз. К постоянному электротоку эта единица измерения не имеет отношения, электроны движутся в одном направлении.

Справка! Наибольшую опасность представляют поражения с частотой в диапазоне от 50 до 500 Гц.

Частота 50 Гц

При частоте свыше 20 кГЦ, благодаря скин-эффекту, переменный ток не причиняет вреда человеку, проходя по поверхности кожных покровов и не проникая внутрь организма. Никола Тесла доказал это опытным путём касаясь голыми руками электродов с потенциалом 100 кВ с частотой 100 кГц.

Вам это будет интересно Описание установленной и расчетной мощности