Протекая через тело человека, электрический ток вызывает тепловое, электрохимическое и биологическое действия.

Тепловое действие тока проявляется в нагреве и ожогах отдельных участков тела; электрохимическое в разложении крови и других органических жидкостей; биологическое действие тока связано с раздражением и возбуждением живых тканей организма, что сопровождается непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц легких и мышцы сердца, и может вызвать прекращение деятельности органов кровообращения и дыхания.

Указанные действия тока могут привести к двум видам поражения: электрическим травмам и электрическим ударам.

К электрическим травмамотносятся электрические ожоги, электрические знаки, электрометаллизация кожи, электроофтальмия и механические повреждения.

Причиной электрических ожогов может быть действие электрической дуги (дуговой ожог) или прохождение тока через тело человека в результате контакта его с токоведущей частью (токовый ожог). Токовый ожог является, как правило, ожогом кожи в месте контакта тела с токоведущей частью вследствие преобразования электрической энергии в тепловую. Так как кожа человека обладает во много раз большим сопротивлением, чем другие ткани тела, в ней выделяется большая часть тепла. Токовые ожоги возникают в электроустановках, главным образом, напряжением до 1000 В.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, которая создается при разряде в случае приближения человека к токоведущим частям, находящимся под напряжением выше 1000 В, или при коротких замыканиях в электроустановках

напряжением до 1000 В. Электрическая дуга, обладающая высокой температурой, может вызвать обширные ожоги тела и привести к смертельным случаям.

Электрические знаки, именуемые также знаками тока или электрическими метками, представляют собой омертвевшие пятна на коже человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и поддаются лечению.

Электрометаллизация кожи обусловлена проникновением в верхние ее слои мельчайших частичек металла, расплавившихся под действием электрической дуги. Впоследствии поврежденный участок восстанавливается и приобретает нормальный вид, исчезают болезненные ощущения. Весьма опасными могут быть случаи поражения глаз, нередко приводящие к потере зрения. Поэтому работы, при которых возможны подобные случаи, должны выполняться в защитных очках. Вместе с тем одежда работающего должна быть застегнута на все пуговицы, ворот закрыт, а рукава опущены и застегнуты у запястьев рук.

Нередко одновременно с металлизацией кожи возможен ожог электрической дугой.

Электроофтальмия воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия потока ультрафиолетовых лучей. Подобное облучение возможно при возникновении электрической дуги, например, при коротких замыканиях, которая является источником интенсивного излучения не только видимого света, но и ультрафиолетовых и инфракрасных лучей.

Предупреждение электроофтальмии при обслуживании электроустановок обеспечивается применением специальных защитных очков, которые одновременно защищают глаза от брызг расплавленного металла.

Механические повреждения возникают в результате резких непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока. Это может привести к падению с высоты, вывихам суставов, переломам и т. д.

Электрические удары относятся к виду поражений, которые имеют место при воздействии малых токов (порядка нескольких сотен миллиампер) и напряжения до 1000 В. При электрических ударах исход воздействия тока на человека может быть различным от легкого, едва ощутимого судорожного сокращения мышц пальцев до смертельного поражения, связанного с прекращением работы сердца или органов дыхания.

Степень поражения током при электрических ударах характеризуется его пороговым значением. Характерными являются следующие токи: пороговый ощутимый, пороговый неотпускающий, пороговый фибрилляционный.

Пороговый ощутимый ток наименьшее значение ощутимого тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения.

Пороговый неотпускающий ток наименьшее значение неотпускающего тока, вызывающего при прохождения через человека непреодолимые судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник.

Пороговый фибрилляционный ток наименьшее значение фиб- рилляционного тока, вызывающего при прохождении через организм фибрилляцию сердца.

Как будет показано ниже, ток, протекающий через человека, колеблется в широких пределах и зависит от многочисленных трудноучитываемых физических и физиологических явлений. В отличие от прошлых лет в настоящее время в технике электробезопасности преобладает мнение о нецелесообразности нормирования в промышленности и в быту опасных и безопасных пороговых значений напряжения и тока.

Таблица 1. Характер воздействия электрического тока на организм человека

Основные факторы, влияющие на исход поражения человека электрическим током, следующие.

Путь тока в теле человека.

Путь тока в теле человека по-разному влияет на поражение. С некоторых пор этому вопросу стали придавать большое значение, так как анализ несчастных случаев позволил установить зависимость их от вида так называемой петли тока, т. е. от пути тока через тело человека. Наиболее часто встречаются следующие четыре петли: правая рука ноги, левая рука ноги, рука рука, нога нога. В большинстве случаев цепь тока возникает по пути правая рука ноги. Наиболее распространенным и, как правило, сопровождающимся тяжелыми повреждениями является путь тока (петля тока) рука рука, когда ток проходит через жизненно важные органы, в частности через сердце.

Как показывают анализы несчастных случаев, примерно 55% всех электрических ударов происходят по двум основным путям: от руки или рук к ногам и от одной руки к другой руке. Однако смертельные поражения составляют половину от приведенной цифры несчастных случаев.

Опасность определяется не тем, протекает или не протекает ток через область сердца, а тем, каким участком тела касается человек токоведущих частей. Наиболее уязвимыми местами человеческого тела являются тыльная часть кисти, шея, висок; передняя часть ноги, плечо. Образование электрической цепи через уязвимые места приводит к смертельным исходам даже при очень малых токах и напряжениях.

Электрическое сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление цепи, по которой проходит ток через тело человека, состоит из электрического сопротивления проводов активного и индуктивного; электрического сопротивления машин, аппаратов или приборов, оказавшихся последовательно включенными с телом человека; электрического сопротивления переходного контакта между токоведущими частями оборудования, которых коснулся человек; собственного электрического сопротивления тела человека.

Сопротивление тела человека представляет собой сложный комплекс биофизических, биохимических и других явлений. Его принято делить на две части: сопротивление кожи и кровеносных сосудов и сопротивление нервов. Верхний слой кожи обладает заметным сопротивлением по сравнению с сопротивлением внутренних органов. Наличие в коже потовых желез сильно изменяет ее электрическое сопротивление. Сопротивление нервов очень мало. Именно эта составляющая общего сопротивления играет наиболее существенную роль в токовой проводимости, а стало быть, и в исходе электротравмы. На электрическое сопротивление живого организма оказывает влияние большое число факторов. Существенное значение при этом имеет состояние кожи: повреждения рогового слоя (поры, царапины, ссадины и другие микротравмы); увлажнение водой или потом; загрязнение различными веществами и в особенности хорошо проводящими электрический ток (металлическая или угольная пыль, окалина и т. п.).

Сопротивление тела человека, т. е. сопротивление между двумя электродами, наложенными на поверхность тела, можно условно считать состоящим из трех последовательно включенных сопротивлений: двух сопротивлений наружного (рогового) слоя кожи и одного, называемого внутренним сопротивлением тела, которое включает сопротивление внутреннего слоя кожи и сопротивление внутренних тканей тела. В целом указанные сопротивления имеют активную и емкостную составляющие.

При практических расчетах необходимо знать и оценивать численные значения сопротивления электрической цепи человека между двумя электродами, наложенными на тело. Род тока и напряжение. Исследования (см. табл. 1), практика эксплуатации электроустановок показывают, что постоянный ток по сравнению с переменным тех же значений менее опасен для человека. Объясняется это в первую очередь тем, что из-за наличия емкостной составляющей в электрическом сопротивлении тела человека плотность тока, а следовательно, и напряженность поля в тканях будут при равных напряжениях в случае поражения переменным током больше, чем при поражении постоянным. Сказывается также то существенное обстоятельство, что при переменном токе поражающее амплитудное напряжение может быть в 1,4 раза больше действующего напряжения. И наконец, вероятность образования электрической цепи через уязвимые места при переменном токе больше, чем при постоянном, ибо сети переменного тока охватывают несравненно большее число установок, к тому же самых различных, тогда как сети постоянного тока имеют более ограниченные и специализированные применения.

Сказанное об относительной опасности поражения постоянным и переменным токами справедливо лишь для небольших напряжений порядка 250 - 300 В. При более высоких напряжениях постоянный ток более опасен, чем переменный с частотой 50 ГЦ, из-за возможности отброса пострадавшего от токоведущих частей, находящихся под высоким напряжением, что крайне редко наблюдается при аналогичных поражениях переменным током. Отброшенный может получить механическую травму, в результате которой (например, при падении) не исключен и смертельный исход.

В целом следует отметить, что вопрос о сравнительной опасности для человека переменного и постоянного тока нуждается в дальнейшем изучении, что позволит расширить наши представления о биофизике электротравмы.

Напряжение, приложенное к электрической цепи, приводит к преобразованию электрических явлений в другие явления, воздействие которых на организм человека и вызывает непосредственно тот или иной исход поражения. Сложилось и существует мнение, что исход поражения электрическим током зависит от напряжения сети: чем выше это напряжение, тем опаснее последствия электротравмы. В статистических отчетностях учет электро-травм ведется с подразделением по значениям напряжения сети. По этому же признаку анализируются данные и классифицируются элекгротравмы, проводятся исследования, эксперименты. Между тем такое изучение электротравмы далеко не всегда дает правильное представление об этом поражающем факторе.

Действующие у нас Правила делят все установки по напряжению ниже и выше 1000 В. В установках напряжением выше 1000 В основной причиной смертельных поражений являются ожоги, вызванные прохождением электрического тока. В установках ниже 1000 В основная причина поражения связана с непосредственным действием тока. Статистика показывает, что электротравмы со смертельным исходом имеют место преимущественно в установках до 1000 В.

Смертельные поражения бывают и при малых напряжениях (65, 36, 24, 12 В). Их анализ показывает, что они обусловлены не только фибрилляционным током, который нельзя получить при этих напряжениях. Поражения от 12 до 65 В могут привести к смертельному исходу лишь при особых обстоятельствах, например, если электрическая цепь возникает через уязвимые к току места, если неблагоприятны условия внешней среды. Возможны также и другие причины смертельного исхода, пока еще недостаточно изученные.

Суммируя сказанное в отношении отсутствия прямой зависимости между исходом поражения и напряжением, током, констатируем, что невозможно с высокой точностью нормировать в промышленности (и в быту) опасные и безопасные пороговые значения тока и напряжения.

Длительность существования электрической цепи через тело человека.

Исход поражения электрическим током связан с фактором времени. При анализе несчастных случаев этому параметру уделяется большое внимание, особенно если учесть наличие противоречий в оценке опасного (и безопасного) времени прохождения тока через человека. С одной стороны, наблюдаются поражения с тяжелым исходом даже при небольших токах и очень малой длительности прохождения тока через человека (доли секунды), с другой случаи с благоприятным исходом (исключая ожоги) при длительности поражения в несколько секунд и более.

Из-за приведенных противоречий не представляется возможным строго обосновать зависимость исхода поражения от продолжительности существования электрической цепи.

Влияние частоты

Из приведенной выше формулы полного сопротивления тела человека следует, что с увеличением частоты переменного тока сопротивление уменьшается, что ведет к увеличению тока и повышению опасности поражения. Однако практика показывает, что этот вывод справедлив лишь в пределах определенных частот. Долгое время считалось, что в области низких частот наибольшей опасностью обладает 50-периодный ток. При дальнейшем повышении частоты в пределах 50 - 400 Гц ток сохраняет примерно одинаковые значения. Дальнейшее повышение частоты снижает опасность поражения. Но вредно или не вредно это для организма человека, утвердительного ответа пока не существует.

Отмечается сравнительная опасность для человека выпрямленного тока. Наличие в нем частотных составляющих утяжеляет исход электротравмы. Пока это малоизученный раздел электробезопасности.

Воздействие окружающей среды.

Окружающая среда во многих случаях может оказывать влияние на поражение человека электрическим током. К факторам этого влияния относятся атмосферное давление, температура, влажность, электрическое или магнитное поля и др.

Повышение температуры воздуха влияет на потоотделение у человека, в результате чего падает электрическое сопротивление его тела и возрастает опасность поражения электрическим током.

Аналогичные явления связаны также с повышенной влажностью. Здесь отмечается снижение не только электрического сопротивления, но и общей сопротивляемости организма электрическому току.

Влияние указанных двух факторов температуры и влажности зафиксировано в нормативных документах.

Третий атмосферный фактор давление окружающего воздуха также оказывает влияние на чувствительность к электрическому току. При повышении давления опасность поражения уменьшается. Так, например, статистика показывает, что при подводной электросварке не было зарегистрировано смертельных и тяжелых электротравм, хотя случаи соприкосновения водолазов, работающих под водой, с токоведущими элементами и контактами отмечались неоднократно.

Обратная картина была установлена для пониженного атмосферного давления, что особенно существенно в связи с электрификацией горных районов. Экспериментально доказано, что пониженноеатмосферное давление увеличивает опасность электрического тока для живых организмов.

Медико-биологические свойства человека

Анализ несчастных случаев при поражении электрическим током показывает, что исход поражения связан с медико-биологическими особенностями человека, состоянием его здоровья. Физически здоровые и крепкие люди легче переносят электротравмы, нежели бальные и слабые. Люди, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистыми, нервными заболеваниями, более восприимчивы к электрическому току.

Поэтому правила техники безопасности при эксплуатации электроустановок предусматривают медицинский отбор персонала для обслуживания электроустановок. Отбор осуществляется при поступлении на работу, периодические осмотры в сроки, устанавливаемые Минздравом в соответствии со списком болезней и расстройств, препятствующих допуску к работе. Отбор преследует и другую цель: не допустить к обслуживанию электроустановок людей с заболеваниями, которые могут мешать их производственной работе или служить причиной ошибочных действий, опасных для других лиц (неразличение цвета сигнала из-за порока зрения, невозможность подать четкую команду из-за болезни горла или заикания и т. п.).

Кроме того, правила техники безопасности не допускают к обслуживанию электроустановок лиц моложе 18 лет и не имеющих определенных знаний в области электробезопасности, соответствующих объему и условиям выполняемых ими работ.

Воздействие электрического тока на человека

Электрический ток оказывает на человека термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие.

Термическое воздействие тока проявляется ожогами отдель­ных участков тела, нагревом до высокой температуры орга­нов, что вызывает в них значительные функциональные рас­стройства.

Электролитическое воздействие в разложении различных жидкостей организма (воды, крови, лимфы) на ионы, в резуль­тате чего происходит нарушение их физико-химического состава и свойств.

Биологическое действие тока проявляется в виде раздражения и возбуждения живых тканей организма, судорожного сокраще­ния мышц, а также нарушения внутренних биологических про­цессов.

Действие электрического тока на человека приводит к трав­мам или гибели людей.

Электрические травмы разделяются на общие (электрические удары) и местные электротравмы (рис. 2.26).

Наибольшую опасность представляют электрические удары.

Электрический удар - это возбуждение живых тканей про­ходящим через человека электрическим током, сопровождаю­щееся судорожными сокращениями мышц; в зависимости от исхода воздействия тока различают четыре степени электриче­ских ударов:

I- судорожное сокращение мышц без потери сознания;

II-судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с
сохранившимися дыханием и работой сердца;

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

IV - клиническая смерть, т. е. отсутствие дыхания и крово­обращения.

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.

Местные электротравмы - это местные нарушения целостно­сти тканей организма. К местным электротравмам относятся:

электрический ожог - бывает токовым и дуговым; токо­вый ожог связан с прохождением тока через тело человека и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую (как правило, возникает при относи­тельно невысоких напряжениях электрической сети); при высоких напряжениях электрической сети между провод­ником тока и телом человека может образоваться электри­ческая дуга, возникает более тяжелый ожог - дуговой, т. к. электрическая дуга обладает очень большой темпера­турой - свыше 3500 "С;

электрические знаки - пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, образующиеся в мес­те контакта с проводником тока; как правило, знаки име­ют круглую или овальную форму с размерами 1-5 мм; эта травма не представляет серьезной опасности и достаточно быстро проходит;

металлизация кожи - проникновение в верхние слои кожи мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги; в зависимости от места поражения травма может быть очень болезненной, с течением времени пораженная кожа сходит; поражение же глаз может закончиться ухудшением или даже потерей зрения;

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;

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.

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

Параметры, определяющие тяжесть поражения электриче­ским током (рис. 2.27).

Основными факторами, определяющими степень поражения электрическим током, являются: сила тока, протекающего через человека, частота тока, время воздействия и путь протекания тока через тело человека.

Сила тока. Протекание через организм переменного тока промышленной частоты (50 Гц), широко используемого в про­мышленности и в быту, человек начинает ощущать при силе тока 0,6...1,5 мА (мА - миллиампер равен 0,001 А). Этот ток на­зывают пороговым ощутимым током.

Большие токи вызывают у человека болезненные ощущения, которые с увеличением тока усиливаются. Например, при токе 3...5 мА раздражающее действие тока ощущается всей кистью, при 8... 10 мА - резкая боль охватывает всю руку и сопровожда­ется судорожными сокращениями мышц кисти и предплечья.

При 10... 15 мА судороги мышц руки становятся настолько сильными, что человек не может их преодолеть и освободиться от проводника тока. Такой ток называется пороговым неотпус-кающим током.

При токе величиной 25...50 мА происходят нарушения в ра­боте легких и сердца, при длительном воздействии такого тока может произойти остановка сердца и прекращение дыхания.

Начиная с величины 100 мА протекание тока через человека вызывает фибрилляцию сердца - судорожные неритмичные со­кращения сердца; сердце перестает работать как насос, перека­чивающий кровь. Такой ток называется пороговым фибрилляциейным током. Ток более 5 А вызывает немедленную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции.

Частота тока. Наиболее опасен ток промышленной часто­ты - 50 Гц. Постоянный ток и ток больших частот менее опа­сен, и пороговые значения для него больше. Так, для постоян­ного тока:

Пороговый ощутимый ток - 5...7 мА;

Пороговый неотпускающий ток - 50...80 мА;

Фибрилляционный ток - 300 мА.

Путь протекания тока. Опасность поражения электрическим током зависит от пути протекания тока через тело человека, так как путь определяет долю общего тока, которая проходит через сердце. Наиболее опасен путь «правая рука-ноги» (как раз пра­вой рукой чаще всего работает человек). Затем по степени сни­жения опасности идут: «левая рука-ноги», «рука-рука», «но­ги-ноги». На рис. 2.28 изображены возможные пути протекания тока через человека.

Время воздействия электрического тока. Чем продолжитель­нее протекает ток через человека, тем он опаснее. При протека­нии электрического тока через человека в месте контакта с про­водником верхний слой кожи (эпидермис) быстро разрушается, электрическое сопротивление тела уменьшается, ток возрастает, и отрицательное действие электротока усугубляется. Кроме того, с течением времени растут (накапливаются) отрицательные по­следствия воздействия тока на организм.

Рис. 2.28. Характерные пути тока в теле человека: 1 - рука-рука; 2 - правая рука-ноги; 3 - левая рука-ноги; 4 - правая рука-правая нога; 5 - правая рука-левая нога; 6 - левая рука-левая нога; 7 - левая рука-правая нога; 8 - обе руки-обе ноги; 9 - нога-нога; 10 - голова-руки; 11 - голова-ноги; 12 - голова-правая рука: 13 - голова-левая рука; 14 - голова-правая нога; 15 - голова-левая нога

Определяющую роль в поражающем действии тока играет ве­личина силы электрического тока, протекающего через организм человека. Электрический ток возникает тогда, когда создается замкнутая электрическая цепь, в которую оказывается включен­ным человек. По закону Ома сила электрического тока (I) равна электрическому напряжению U, деленному на сопротивление электрической цепи R:

Таким образом, чем больше напряжение, тем больше и опас­нее электрический ток. Чем больше электрическое сопротивле­ние цепи, тем меньше ток и опасность поражения человека.

Электрическое сопротивление цепи равно сумме сопротивле­ний всех участков, составляющих цепь (проводников, пола, обу­ви и др.). В общее электрическое сопротивление обязательно входит и сопротивление тела человека.

Электрическое сопротивление тела человека при сухой, чис­той и неповрежденной коже может изменяться в довольно ши­роких пределах - от 3 до 100 кОм (1 кОм = 1000 Ом), а иногда и больше. Основной вклад в электрическое сопротивление челове­ка вносит наружный слой кожи - эпидермис, состоящий из ороговевших клеток. Сопротивление внутренних тканей тела не­большое - всего лишь 300...500 Ом. Поэтому при нежной, влаж­ной и потной коже или повреждении эпидермиса (ссадины, раны) электрическое сопротивление тела может быть очень не­большим. Человек с такой кожей наиболее уязвим для электри­ческого тока. У девушек более нежная кожа и тонкий слой эпи­дермиса, нежели у юношей; у мужчин, имеющих мозолистые руки, электрическое сопротивление тела может достигать очень больших величин, и опасность их поражения электротоком сни­жается. В расчетах на электробезопасность обычно принимают величину сопротивления тела человека, равную 1000 Ом.

Электрическое сопротивление изоляции проводников тока, если она не повреждена, составляет, как правило, 100 и более килоом.

Электрическое сопротивление обуви и основания (пола) зависит от материала, из которого сделано основание и подошва обуви, и их состояния - сухие или мокрые (влажные). Например, сухая подошва из кожи имеет сопротивление примерно 100 кОм, влажная подошва - 0,5 кОм; из резины соответственно 500 и 1,5 кОм. Сухой асфальтовый пол имеет сопротивление около 2000 кОм, мокрый - 0,8 кОм; бетонный соответственно 2000 и 0,1 кОм; деревянный - 30 и 0,3 кОм; земляной - 20 и 0,3 кОм; из керамической плитки - 25 и 0,3 кОм. Как видим, при влаж­ных или мокрых основаниях и обуви значительно возрастает электроопасность.

Поэтому при пользовании электричеством в сырую погоду, осо­бенно на воде, необходимо соблюдать особую осторожность и при­нимать повышенные меры обеспечения электробезопасности.

Для освещения, бытовых электроприборов, большого коли­чества приборов и оборудования на производстве, как правило, используется напряжение 220 В. Существуют электросети на 380, 660 и более вольт; во многих технических устройствах при­меняются напряжения в десятки и сотни тысяч вольт. Такие тех­нические устройства представляют исключительно высокую опасность. Но и значительно меньшие напряжения (220, 36 и даже 12 В) могут быть опасными в зависимости от условий и электрического сопротивления цепи R.

Предельно допустимые напряжения прикосновения и токи для человека устанавливаются ГОСТ 12.1.038-82 (табл. 2.13) 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 2.13. Предельно допустимые уровни напряжения и токов

Влияние электрического тока на организм человека. Факторы, влияющие на опасность поражения электрическим током.

Проходя через организм, электрический ток производит 3 вида воздействия: термическое, электролитическое и биологическое.

Термическое действие проявляется в ожогах наружных и внутренних участков тела, нагреве кровеносных сосудов и крови и т.п., что вызывает в них серьёзные функциональные расстройства.

Электролитическое — в разложении крови и другой органической жидкости, вызывая тем самым значительные нарушения их физико-химических составов и ткани в целом.

Биологическое действие выражается в раздражении и возбуждении живых тканей организма, что может сопровождаться непроизвольными судорожными сокращениями мышц, в том числе мышц сердца и лёгких. При этом могут возникнуть различные нарушения в организме, включая механическое повреждение тканей, а также нарушение и даже полное прекращение деятельности органов дыхания и кровообращения.

Различают два основных вида поражения организма: электрические травмы и электрические удары.

Электрические травмы — это чётко выраженные местные нарушения целостности тканей организма, вызванные воздействием электрического тока или электрической дуги. Обычно это поверхностные повреждения, то есть поражения кожи, а иногда других мягких тканей, а также связок и костей. Электрический ожог — самая распространённая электрическая травма: ожоги возникают у большей части пострадавших от электрического тока 3 вида ожогов: токовый, или контактный, возникающий при прохождении тока непосредственно через тело человека; дуговой, обусловленный воздействием на тело человека электрической дуги, но без прохождения тока через тело человека; смешанный, являющийся результатом действия одновременно обоих указанных факторов, то есть действия электрической дуги и прохождения тока через тело человека.

Электрический удар — это возбуждение живых тканей электрическим током, проходящим через организм, сопровождающееся непроизвольными судорожными сокращениями мышц. В зависимости от исхода отрицательного воздействия тока на организм электрические удары могут быть условно разделены на следующие четыре степени:

1) судорожное сокращение мышц без потери сознания;

2) судорожное сокращение мышц с потерей сознания, но с сохранившимся дыханием и работой сердца;

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

4) клиническая смерть, то есть отсутствие дыхания и кровообращения.

Профилактика электротравм заключается в соблюдении установленных правил и мер техники безопасности при эксплуатации, монтаже и ремонте

электроустановок. В целях профилактики хронической электротравмы, могущей возникнуть вследствие длительного пребывания в электрических полях, образующихся вблизи достаточно мощных генераторов высокой и ультравысокой частоты, применяются экранирование генераторов, специальные защитные костюмы и систематическое медицинское наблюдение за работающими в этих условиях.

Факторы опасности для организма: судороги мышц, чел не может разжать руки; фибрилляция (мышцы сердца хаотично сокращ. При 50 Гц - остановка сердца), влияние на гол.мозг. Факторы риска: пониж. атмосферного давления, замкнутые помещения из-за пониж.парциального давления кислорода.

Факторы, влияющие на тяжесть поражения электрическим током:

Воздействие электрического тока может вызывать чрезвычайно опасные нарушения сердечного ритма, фибрилляцию желудочков, прекращение дыхания, ожоги и смерть. Тяжесть поражения зависит от:

силы тока; сопротивления тканей прохождению электрического тока; вида тока (переменный, постоянный); частоты тока и длительности воздействия.

Воздействие электрического тока на организм человека носит своеобразный и разносторонний характер. Проходя через организм человека, электрический ток производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действие.

Как известно, организм человека состоит из большого количества солей и жидкости, что является хорошим проводником электричества, поэтому действие электрического тока на организм человека может быть летальным.

Убивает не напряжение, а ток

Это, пожалуй, самая основная проблема подавляющего большинства обычных людей. Все считают, что опасно напряжение, но правы они лишь частично. Само по себе напряжение (разность потенциалов между двумя точками цепи) на организм человека никак не воздействует. Все процессы, имеющие отношение к поражению, проходят под действием электротока той или иной величины.

Выше ток - больше опасность. Частичная правота относительно напряжения заключается в том, что от его значения зависит сила тока. Именно так - ни больше, ни меньше. Все, кто учился в школе, без труда вспомнят закон Ома:

Ток = напряжение / сопротивление (I=U/R)

Если считать сопротивление тела человека величиной постоянной (это не совсем так, но об этом позже), то ток, а значит, и поражающее действие электричества, будут напрямую зависеть от напряжения. Выше напряжение - выше ток. Вот откуда убеждение в том, что чем выше напряжение, тем оно опаснее.

Связь тока с сопротивлением

Согласно закону Ома ток зависит и от сопротивления. Чем ниже сопротивление, тем выше и, значит, опаснее ток. Не будет условий для прохождения тока (сопротивление цепи бесконечно велико) - не будет опасности при любом напряжении

Предположим (только теоретически), вы сунули палец в розетку, стоя на сырой земле и получите мощный удар. Поскольку ваше тело имеет невысокое сопротивление, ток из розетки устремится по цепи человек - земля.

А теперь прежде чем сунуть палец в розетку, вы встали на диэлектрический коврик или надели диэлектрические боты. Сопротивление диэлектрического коврика или бот настолько велико, что ток через них и, соответственно, вас, будет пренебрежимо мал - микроамперы. И хотя вы будете находиться под напряжением в 220 В, ток через вас течь практически не будет, а значит, и электрического удара вы не получите. Вы вообще не почувствуете никакого дискомфорта.

Именно по этой причине птица, сидящая на высоковольтном проводе (он оголен, не сомневайтесь), спокойно чистит перышки. Более того - если чрезмерно прыгучий человек, этакий Бэтмен, подскочит и вцепится в фазный провод ЛЭП, с ним тоже ничего не случится, хотя он и окажется под напряжением в киловольты. Повисит и спрыгнет. У электриков даже есть такой тип работ - под напряжением (не путайте с работой на электроустановках, находящихся под напряжением).

Но вернемся к варианту с розеткой, в котором вы стояли на сырой земле. Ударит - это факт. Но насколько сильно?

Определение степени поражения

Сопротивление человеческого тела в обычных условиях составляет 500-800 Ом. Сопротивление сырой земли можно в учет не брать - оно может оказаться крайне низким и на результат расчетов не повлиять, но справедливости ради добавим к сопротивлению тела еще 200 Ом. Быстренько считаем по приведенной выше формуле:

220 / 1000 = 0.22 А или 220 мА

Степень действия тока на организм человека вкратце можно выразить вот через такой список:

• 1-5 мА - ощущение покалывания, легкие судороги.
• 10-15 мА - сильная боль в мышцах, судорожное их сокращение. Самостоятельно освободиться от действия тока возможно.
• 20-25 мА - сильная боль, паралич мышц. Самостоятельно освободиться от действия тока практически нереально.
• 50-80 мА - паралич дыхания.
• 90-100 мА - остановка сердца (фибрилляция), смерть.

Очевидно, что ток в 220 мА намного превосходит смертельное значение. Многие скажут, что сопротивление тела человека много больше килоома. Верно. Сопротивление верхнего слоя кожи (эпидермиса) может достигать мегаома и даже более, но слой этот настолько тонок, что тут же пробивается напряжением выше 50 В. Поэтому в случае с электророзетками на свой эпидермис можете не рассчитывать.

Опасность зависит от частоты

При значениях напряжения до 400 В переменный ток частотой 50 Гц намного опаснее постоянного, поскольку, во-первых, сопротивление тела человека переменному току ниже, чем постоянному. Во-вторых, биологическое действие электрического тока переменного типа намного выше, чем постоянного.

При высоких же напряжениях, и, как следствие, высоких постоянных токах в список поражающих факторов добавляется процесс электролиза, происходящего в клеточных жидкостях. В этом случае постоянный ток становится более опасным, чем переменный. Он просто меняет химический состав жидкостей организма. С увеличением частоты картина несколько меняется: ток начинает носить поверхностный характер.

Иными словами, он проходит по поверхности тела, не проникая вглубь организма. Чем выше частота, тем меньший «слой» человеческого организма страдает. К примеру, при частоте в 20-40 кГц фибрилляции сердца не наступает, поскольку ток через него не течет. Взамен этой беды появляется другая - при высокой частоте происходит сильное поражение (ожог) верхних слоев тела, которое с не меньшим успехом приводит к смерти.

Пути прохождения электротока через организм

Влияние тока на организм человека зависит не только от его величины, но и от пути прохождения. Если человек просто залез пальцами в розетку, то ток потечет только через кисть. Стоит на сыром полу и коснулся оголенного провода - через руку, торс и ноги.

Вполне очевидно, что в первом случае пострадает лишь кисть, а освободиться от действия электротока не составит труда, поскольку мышцы руки выше кисти сохранят управляемость. Второй случай намного серьезней, особенно если рука левая. Здесь ток сковывает мышцы, не давая человеку самостоятельно освободиться от действия электричества. Но хуже всего, что в этом случае страдают легкие, сердце и другие жизненно важные органы. Те же проблемы ожидают при пути рука-рука, голова - рука, голова - ноги.

Влияние электрического тока на человека

Проходя через тело человека, электроэнергия оказывает на организм сразу несколько видов воздействия. Всего их существует четыре:

1. Термическое (нагрев).
2. Электролитическое (диссоциация, приводящая нарушению химических свойств жидкостей).
3. Механическое (разрыв тканей как следствие гидродинамического удара и судорожного сокращения мышц).
4. Биологическое (нарушение биологических процессов в клетках).

В зависимости от величины, пути прохождения, частоты и длительности воздействия электроток может вызывать абсолютно разные как по характеру, так и по тяжести повреждения организма. Самыми распространенными из них можно считать:

1. Судорожное сокращение мышц.
2. Судорожное сокращение мышц, дыхание и сердцебиение сохраняются.
3. Остановка дыхания, возможно нарушение сердечного ритма.
4. Клиническая смерть, дыхания и сердцебиения нет.

Безопасное напряжение

Для выяснения этого вопроса не нужно использовать никаких формул - все уже рассчитано, запротоколировано и завизировано специально обученными людьми. В зависимости от рода тока согласно ПЭУ безопасным напряжением рекомендуется считать:

Переменное до 25 В или постоянное до 60 В - в помещениях без повышенной опасности;

Переменное до 6 В или постоянное до 14 В - в помещениях повышенной опасности (сыро, металлические полы, токопроводящая пыль и пр.).

Определение шагового напряжения

Этот вопрос, представляющий чисто академический интерес, требует ответа хотя бы потому, что попасть под напряжение шага может практически каждый, выходящий из дома. Итак, предположим, что на линии электропередач оборвался провод и упал на землю. При этом короткого замыкания не произошло (земля относительно сухая и устройство аварийной защиты не сработало). Но даже сухая земля имеет довольно низкое сопротивление и по ней потек ток. Причем потек во все стороны как вглубь, так и по поверхности.

Благодаря сопротивлению почвы при удалении от провода напряжение постепенно падает и на некотором расстоянии исчезает. Но фактически оно не исчезает бесследно, а равномерно распределяется, «размазывается» по земле. Если воткнуть щупы вольтметра в грунт на некотором расстоянии друг от друга, то прибор покажет напряжение, которое будет тем выше, чем ближе упавший провод и больше расстояние между щупами.

Если вместо щупов окажутся ноги человека, бодро идущего на работу, то он попадет под напряжение, которое и называется шаговым. Чем ближе упавший провод и шире шаг, тем выше напряжение.

Грозит такой вид напряжения тем же, чем и обычный - поражением той или иной степени. Даже если ток, протекающий по петле нога-нога, окажется и не особо опасен, он вполне может вызвать судорожное сокращение мышц. Пострадавший падает и попадает под более высокое напряжение (расстояние руки - ноги больше), которое к тому же начинает течь через жизненно важные органы. Вот теперь о безопасности и речи быть не может - человек попал под опасное для жизни напряжение.

Если вы почувствовали, что попали под напряжение шага (ощущение можно сравнить с теми, которые возникают от прикосновения к «дерущейся током» стиралки). Поставьте ноги вместе, минимально сократив расстояние между ними, и осмотритесь. Если вы видите в радиусе 10-20 м электрическую опору (столб) или трансформаторную подстанцию, то, скорее всего, оттуда и растут уши у проблемы. Начинайте двигаться в противоположную от них сторону шажками по несколько сантиметров. Вы ведь помните, что чем меньше шаг, тем ниже шаговое напряжение. Если понять откуда появилось напряжение невозможно, выберите произвольное направление.

Электротравматизм по сравнению с другими видами производственного травматизма составляет небольшой процент, но по числу случаев со смертельным исходом занимает одно из первых мест. Из каждых 100 расследованных случаев, связанных с электрическим током, 90 заканчиваются летальным исходом. Вот почему обслуживание-электрических установок относят к работам, выполняемым в условиях повышенной опасности. Опасность поражения электрическим током усугубляется еще и тем, что пострадавший не может сам оказать себе помощь.

Действие электрического тока на человека носит сложный и разнообразный характер. При замыкании электрической цепи через организм человека ток оказывает термическое, электролитическое, биологическое и механическое воздействие.

Термическое действие тока проявляется в виде ожогов как наружных участков тела, так и внутренних органов, в том числе кровеносных сосудов и нервных тканей. Электроожоги излечиваются значительно труднее и медленнее обычных термических, сопровождаются внезапно возникающими кровотечениями, омертвением отдельных участков тела.

Тело человека является проводником электрического тока. Однако разные ткани тела оказывают току неодинаковое сопротивление. Большое сопротивление оказывают кожа, особенно ее верхний слой, называемый эпидермисом, кости и жировая ткань. Малое сопротивление оказывают внутренние органы, головной и спинной мозг, кровь, оголенные мышцы. Сопротивление R lt зависит от пола и возраста людей. У женщин это сопротивление меньше, чем у мужчин, у детей - меньше, чем у взрослых, у молодых людей - меньше, чем у пожилых. Объясняется это толщиной и степенью огрубения верхнего слоя кожи.

Сопротивление тела человека воздействию электрического тока -величина переменная и зависит от многих факторов, в том числе от параметров электрической цепи, физиологического состояния человека, условий окружающей среды и т. п. Во всех расчетах по обеспечению электробезопасности принимают 1000 Ом, т. е. такое сопротивление, когда человек находится в наихудших для себя условиях (нервно-психическое или болезненное состояние, повышенная влажность окружающей среды, наличие большого числа металлических конструкций и т. п.).

Основным поражающим фактором является сила электрического тока, проходящего через тело человека.

Человек начинает ощущать воздействие переменного тока величиной 0,5 ... 1,5 мА (1 А = 10 3 мА). Это порог ощутимого тока, который не представляет серьезной опасности, так как человек самостоятельно может нарушить контакт с токоведущей частью электроустановки.

Величину тока 10 ... 15 мА называют порогом неотпускающего тока. Эта величина тока при промышленной частоте 50 Гц вызывает непроизвольное сокращение мышц кисти руки и предплечья, сопровождающееся резкой болью. При воздействии этого тока на организм человек не может разжать руку, отбросить от себя провод, т. е. он не в состоянии самостоятельно нарушить контакт с токоведущей частью и оказывается как бы прикованным к ней.

Ток 40 мА поражает органы дыхания и сердечно-сосудистую систему, вызывает фибрилляцию сердца. Фибрилляция - это такое состояние сердца, когда оно перестает сокращаться как единое целое в определенной последовательности. При этом происходят отдельные подергивания волокон сердечной мышцы, насосная функция сердца прекращается. Отсутствие кровообращения вызывает в организме недостаток кислорода, что в свою очередь приводит к прекращению дыхания. Такое состояние человека называют клинической смертью -переходным периодом от жизни к смерти. Однако в этот период почти во всех тканях организма еще продолжаются слабые обменные процессы, достаточные для поддержания минимальной жизнедеятельности. При клинической смерти первыми начинают погибать чувствительные к кислородному голоданию клетки коры головного мозга, с деятельностью которых связаны сознание и мышление. В связи с этим длительность клинической смерти определяется временем с момента прекращения сердечной деятельности и дыхания до начала гибели клеток головного мозга. В большинстве случаев это время составляет 4 ... 5 мин, но не более 7 мин. Человека, находящегося в состоянии клинической смерти, вернуть к жизни можно, оказав ему оперативную помощь. При доступе свежего воздуха необходимо сделать искусственное дыхание или использовать дефибриллятор - аппарат для прекращения фибрилляции.

Ток 100 мА (0,1 А) считается смертельным, так как происходят немедленная остановка сердца и паралич дыхания.

Тело человека имеет участки, особенно уязвимые к воздействию электрического тока, так называемые акупунктурные точки. Их электрическое сопротивление всегда меньше других зон тела. Наиболее уязвимыми являются тыльная часть кисти, рука на участке выше кисти, шея, висок, спина, передняя часть ноги, плечо.

Чем продолжительнее действие тока, тем больше вероятность тяжелого или смертельного исхода. Такая зависимость объясняется тем, что с увеличением времени действия тока резко снижается сопротивление организма, а величина тока, прошедшего через тело, возрастает при постоянном напряжении электрической сети

Электролитическое действие тока вызывает электролиз крови и лимфатической жидкости, в результате чего нарушается их химический состав и ткани организма в целом.

Биологическое воздействие выражается в раздражении живых тканей организма. Электрический ток нарушает действие биотоков, управляющих внутренним движением ткани, вызывает непроизвольное, противоестественное судорожное сокращение мышц сердца и легких.

Механическое действие тока, на организм является причиной электрических травм. Характерными видами электротравм являются ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, электроофтальмия, разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей.

Ожоги бывают двух видов - токовый, или контактный, и дуговой. Токовый ожог возникает в результате контакта человека с токоведущей частью и является следствием преобразования электрической энергии в тепловую.

Дуговой ожог обусловлен воздействием на тело электрической дуги, обладающей высокой температурой и большой энергией. Дуговой ожог возникает в электроустановках различных напряжений, часто является следствием случайных коротких замыканий, отключений разъединителей и рубильников под напряжением. В этом случае дуга может переброситься на человека и через него пройдет ток большой величины - до нескольких десятков ампер.

Электрические знаки представляют собой четко очерченные пятна серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергшегося действию тока. В большинстве случаев электрические знаки безболезненны и их лечение заканчивается благополучно.

Металлизация кожи - проникновение в ее верхние слои мельчайших частичек металла, расплавившегося под действием электрической дуги. С течением времени больная кожа сходит, пораженный участок приобретает нормальный вид и болезненные ощущения исчезают.

Электроофтальмия - воспаление наружных оболочек глаз, возникающее в результате воздействия мощного потока ультрафиолетовых лучей электрической дуги. При поражении глаз лечение может оказаться длительным и сложным.

Разрывы тканей, вывихи суставов и переломы костей могут произойти в результате резких, непроизвольных судорожных сокращений мышц под действием тока или при падении вниз при выполнении работ на электроустановке, расположенной на высоте.

Исход поражения электрическим током во многом зависит от индивидуальных особенностей человека. Установлено, что здоровые и физически крепкие люди легче переносят воздействие электрического тока, чем больные и слабые. Повышенной восприимчивостью к току обладают лица, страдающие болезнями кожи, сердечно-сосудистой системы, органов внутренней секреции и др. Состояние возбуждения нервной системы, депрессии, утомления, опьянения способствует более тяжелому исходу электротравматизма.

Действие электрического тока не всегда проходит бесследно, возможны отдаленные последствия электротравмы. Наблюдались случаи развития диабета, заболеваний щитовидной железы, половых органов, органического изменения сердечно-сосудистой системы и вегетативно-эндокринного расстройства.