Сила тока, проходящего через тело человека, является основным фактором, который предопределяет последствия поражения. Различные по величине токи производят и разное влияние на организм человека

Различают три основных пороговые значения силы тока:

Пороговый ощутимый ток - наименьшее значение электрического тока, вызывающего при прохождении через организм человека ощутимые раздражения;

Пороговый невидпускаючий ток - наименьшее значение электрического тока, которое вызывает судорожные сокращения мышц руки, в которой зажат проводник, делает невозможным самостоятельное освобождение человека от действия й тока

Пороговый фибриляцийний (смертельно опасен) ток - наименьшее значение электрического тока, вызывающего при прохождении через тело человека фибрилляцию сердца

В таблице 71 приведены пороговые значения силы тока при его прохождении через тело человека путем"рука - рука"или"рука - ноги"

Ток (переменный и постоянный) более 5. А вызывает мгновенную остановку сердца, минуя состояние фибрилляции

Таблица 71. Пороговые значения переменного и постоянного тока

Чем выше значение напряжения, тем больше опасность поражения электрическим током. Условно безопасной для жизни человека принято считать напряжение не превышает 42. В (в Украине такое напряжение в зависимости от условий р работы и среды составляет 36 и 12. В), при которой не должен произойти пробой кожи человека, что приводит к резкому уменьшению общего сопротивления ее"тел; тіла.

Электрическое сопротивление тела человека зависит, в основном, от состояния кожи и центральной нервной системы. Для расчетов сопротивление тела человека условно принимают равным. Я - 1 кОм. При увлажнении, загрязнении и по ошкодженни кожи (потоотделения, порезы, царапины и т.п.), увеличении приложенного напряжения, площади контакта, частоты тока и времени его действия сопротивление тела человека уменьшается до определенного минимального значения (0,5-0,7 кОмм).

Вид и частота тока, проходящего через тело человека, также влияют на последствия поражения. Постоянный ток примерно в 4-5 раз безопаснее переменный. Однако частота переменного тока также приводит на аслидкы поражения. Так, наиболее опасным считается переменный ток частотой 20-100. Гц. При частоте, меньшей чем 20 или превышающим 100. Гц, опасность поражения током заметно уменьшается ток частотой п онад 500 кГц не может смертельно поразить человека, однако очень часто вызывает ожогопіки.

Путь прохождения тока через тело человека? возможных путей прохождения тока через тело человека (петель тока), их характеристики приведены в табл 72. Как видно из таблицы, наибольшую опасность представляет путь"голова - руки"(при нем доля пот ерпилих, что теряли сознание, составляет 92%), за ним идет -"голова - ноги", затем -"правая рука - ноги", а наименьшую опасность представляет путь"нога - ногаезпеку становить шлях "нога - нога".

Таблица 72. Характеристика наиболее распространенных путей прохождения тока через тело человека

Путь тока	Частота возникновения данного пути тока,%	Доля пострадавших, которые теряли сознание в течение действия	Значение тока, проходящего через сердце,% от общего тока, проходящего через тело
Рука - рука
Правая рука - ноги
Левая рука - ноги
Нога - нога
Председатель - ноги
Председатель - руки

Допустимые значения токов и напряжений

Напряжение прикосновения - это напряжение между двумя точками электрической цепи, к которым одновременно прикасается человек

Предельно допустимые значения напряжения прикосновения и силы тока для нормального (безаварийного) и аварийного режимов электроустановок при прохождении тока через тело человека путем"рука - рука"или"р рука - ноги"регламентируются с помощью. ГОСТ 121038-82 (табл. 73 12.1.038-82 (табл. 7.3).

При выполнении работы в условиях высокой температуры (более 25 °. С) и относительной влажности воздуха (более 75%) значения табл 73 необходимо уменьшить в три раза

1. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов

1.1. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от одной руки к другой и от руки к ногам.

(Измененная редакция, Изм. N 1).

1.2. Напряжения прикосновения и токи, протекающие через тело человека при нормальном (неаварийном) режиме электроустановки, не должны превышать значений, указанных в табл. 1 .

Таблица 1

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°С) и влажности (относительная влажность более 75%), должны быть уменьшены в три раза.

1.3. Предельно допустимые значения 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. 2 .

Таблица 2

Род тока	Нормируе- мая величина	Предельно допустимые значения, не более, при продолжительности воздействия тока t, с
		0,01- 0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0	Св. 1,0
Переменный 50 Гц	U, В I, мА	550 650	340 400	160 190	135 160	120 140	105 125	95 105	85 90	75 75	70 65	60 50	20 6
Переменный 400 Гц	U, В I, мА	650	500	500	330	250	200	170	140	130	110	100	36 8
Постоянный	U, В I, мА	650	500	400	350	300	250	240	230	220	210	200	40 15
Выпрямленный двухполупериодный	U_ампл, В I_ампл, мА	650	500	400	300	270	230	220	210	200	190	180	-
Выпрямленный однополупериодный	U_ампл, В I_ампл, мА	650	500	400	300	250	200	190	180	170	160	150	-

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

1.4. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения при аварийном режиме производственных электроустановок с частотой тока 50 Гц, напряжением выше 1000 В, с глухим заземлением нейтрали не должны превышать значений, указанных в табл. 3 .

Таблица 3

1.5. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов при аварийном режиме бытовых электроустановок напряжением до 1000 В и частотой 50 Гц не должны превышать значений, указанных в табл. 4 .

Таблица 4

Примечание. Значения напряжений прикосновения и токов установлены для людей с массой тела от 15 кг.

1.3-1.5. (Измененная редакция, Изм. N 1).

1.6. Защиту человека от воздействия напряжений прикосновения и токов обеспечивают конструкция электроустановок, технические способы и средства защиты, организационные и технические мероприятия по

В зависимости от продолжительности воздействия на человека

Таблица 2

Род тока	Нормируемая величина.	Продолжительность воздействия тока t,с
0,01-0,08	0,1	0,2	0,3	0,4	0,5	0,6	0,7	0,8	0,9	1,0
Переменный (50Гц)	I
U
Постоянный	I
U

Допустимые значения напряжения прикосновения и тока проходящего через тело человека используются для разработки комплекса защитных мер и определения параметров защитных устройств, при которых еще возможно обеспечить безопасность. Иногда применяют термин "безопасный ток", который смысла не имеет, так как ток любой величины оказывает некоторое воздействие на организм человека. Так, электрический ток 0,02 - 0,07мА , 50Гц вызывает болевые ощущения в отдельных точках на теле человека. Поэтому правомерно применять понятие "допустимый ток". Величиной допустимого тока следует задаваться исходя их тех пороговых значений тока, при которых появляется реальная опасность. Так, в опасных условиях работы (высота, вблизи движущихся или вращающихся частей и т.д.), когда человек в процессе работы вынужден иметь постоянный контакт с частями находящимися под напряжением, длительно допустимый ток следует принять ниже порога ощущения, не более 0,5мА . При работе в нормальных (безопасных) условиях, в качестве длительно допустимого тока при случайном прикосновении следует принимать порог не допускающего тока, 10мА , так как превышение этой величины тока грозит реальной опасностью.

Частота тока

Установлено, что в сопротивлении тела человека входит и емкостная составляющая:

Поэтому увеличение частоты приложенного напряжения сопровождается уменьшением полного сопротивления тела и ростом тока, проходящего через человека. С ростом тока проходящего через тело человека, опасность поражения возрастает, значит и повышение частоты должно вести к повышению такой опасности.

Однако такое предположение справедливо только в диапазоне частот от 0 до 50 Гц . В области частот от 0 до 50 Гц с уменьшением частоты значение неотпускающего тока возрастает и при частоте, равной нулю (постоянный ток), становится больше примерно в 3 раза (см. рис. 2).

Повышение частоты, выше этого диапазона, несмотря на рост тока, проходящего через тело человека, сопровождается снижением опасности поражения, которая полностью исчезает при частоте 450-500 кГц , т.е. такие токи не могут поразить человека. Однако сохраняется, в этом случае, опасность ожогов при прохождении тока через тело человека и при возникновении электрической дуги.

За опасность поражения принята величина, обратная не отпускающему току при данной частоте, выраженная в процентах. За 100% взята опасность при 50 Гц как наибольшая во всей шкале частот.

Тогда опасность поражения при искомой частоте определяется из выражения

где, - неотпускающие токи при 50 Гц и искомой частоте f , мА .

Упрощенно изменение опасности тока с изменением частоты можно объяснить характером раздражающего действия тока на клетки живой ткани.

Если к клетке живой ткани приложить постоянное напряжение, то во внутриклеточном веществе, которое можно рассматривать как электролит, возникает электролитическая диссоциация, в результате чего будет происходить распад молекул на положительные и отрицательные ионы. Эти ионы начнут перемещаться к оболочке клетки, положительные ионы к отрицательному электроду, а отрицательные – к положительному. Такое явление вызовет нарушение нормального состояния клетки и протекающих в ней естественных биохимических процессов.

При переменном токе ионы будут перемещаться, следуя изменению полярности электродов.

Можно предположить, что в интервале частот от 0 до 50 Гц , большее нарушение естественного состояния клетки вызывает ток, при котором ион делает от одного до нескольких "полных" пробегов за единицу времени внутри оболочки клетки. За опасное состояние, предположительно, можно считать или один "полный" пробег ионов, или максимальное число "полных" пробегов, которые происходят при частоте 50 Гц . Поскольку ионы, как материальные частицы, обладают определенной скоростью перемещения в электролите, то при определенной частоте (очевидно 50 Гц ) ион не успеет достигнуть оболочки клетки, за время изменения полярности. Такое положение будет отвечать, предположительно, меньшему нарушению нормального состояния клетки. При дальнейшем повышении частоты длина пути пробега ионов будет сокращаться и может наступить такой момент, когда движение ионов прекратиться, а следовательно, будет отсутствовать опасное нарушение состояние клетки. Такое положение возникает при частотах выше 450-500 кГц .

Пути тока

В практике эксплуатации электроустановок при включении человека в электрическую цепь ток через него протекает, как правило, по пути "рука - ноги" или "рука - рука". Однако возможных путей тока в теле человека очень много. Степень поражения в этих случаях зависит от того, какие жизненно важные органы (сердце, легкие, головной мозг) человека попадает под воздействием тока, а также от величины тока непосредственно воздействующего на эти органы и в частности на сердце.

Характерные пути тока (петли тока) в теле человека приведены на рис. 3.

Ток распределяется по всему объему тела, однако наибольшая часть его проходит по пути наименьшего сопротивления - вдоль кровеносных и лимфатических сосудов, нервных стволов и разветвлений.

При этом путь наименьшего сопротивления необязательно должен быть кратчайшим между электродами. Измерения показали, что значение сопротивления тела человека электрическому току при разных петлях тока различно:

- "рука - рука" – 1360 Ом;

- "рука - ноги " – 970 Ом;

- "руки - ноги" - 670 Ом .

Опасность различных петель тока можно оценить, пользуясь данными таблицы 3.

Наиболее опасными являются петли голова – руки, голова - ноги, когда ток может проходить через головной и спинной мозг. Однако эти петли возникают относительно редко. Следующим по опасности является путь правая рука - ноги, когда через сердце по продольной оси протекает наибольший ток.

Несмотря на малую величину тока, протекающего через сердца человека при петле " нога - нога" при шаговом напряжении, равном 80-120 В , происходят судороги ножных мышц, человек падает и, касаясь рукой земли, попадает под большие напряжение, так как петля тока теперь уже будет "руки - ноги" ("рука - нога"), что может привести к поражению электрическим током.

Добавить сайт в закладки

Как действует электрический ток на человека?

Электрические травмы

Электрический ток поражает человека внезапно. Прохождение тока через тело человека вызывает элек­трические травмы различного характера: электрический удар, ожоги, электрические знаки-метки.

Электрическим ударом назы­вается поражение током, при котором возникает шок, т. е. свое­образная тяжелая реакция организма на сильный раздражи­тель - электрический ток.

Исход шока различен. В тяжелом случае шок сопровождается расстройством кровообращения и дыха­ния. Возможна фибрилляция сердца, т. е. вместо одновременного ритмичного (примерно 1 раз в секунду) сокращения сердечной мышцы возникает хаотическое подергивание отдельных ее воло­кон - фибрилл. Это прекращает нормальную работу сердца, кровоток останавливается, и может наступить смерть.

Поражение человека током при напряжении до 1000 В в большинстве слу­чаев сопровождается электрическим ударом.

Ожоги возникают при воздействии тока значительной вели­чины (около 1 А и более) или от электрической дуги. Так, при приближении к токоведущим частям напряжением выше 1000 В на недопустимо малое расстояние между токоведущей частью и телом человека появляется искровой разряд, а затем электриче­ская дуга, которая причиняет тяжелый ожог. При случайном контакте с токоведущей частью напряжением до 1000 В проходя­щий через тело человека ток нагревает ткани до 60-70°С. Это вызывает свертывание белка. Ожоги электрическим током излечиваются трудно. Они захватывают большую поверхность тела и проникают глубоко.

Электрические знаки (метки) - это омертвление кожи в виде мозоли желтого цвета с серой каймой в месте входа и выхода тока. Если поражение проникло глубоко, то ткани тела постепенно отмирают.

Характер воздействия переменного электрического тока в за­висимости от его величины приведен в табл. 1

Из табл. 1 следует, что опасным для человека является ток более 15 мА, при котором человек не может самостоятельно осво­бодиться. Ток в 50 мА вызывает тяжелое поражение. Ток в 100 мА, воздействующий более 1-2 с, является смертельно опасным.

Факторы, влияющие на исход поражения

Величина электри­ческого тока, проходящего через тело человека, а следовательно, исход поражения зависят от многих обстоятельств.

Наиболее опасным является переменный ток с частотой 50-500 Гц. Большинство людей сохраняют способность самостоя­тельно освободиться от токов такой частоты при очень малых его величинах (9-10 мА). Постоянный ток тоже опасен, но самостоятельно освободиться от него возможно при несколько больших величинах (20-25 мА).

Величина тока зависит от напряжения электроустановки и от сопротивлений всех элементов цепи, по которой протекает ток, в том числе от сопротивления тела человека. Сопротивление тела слагается из активного и емкостного сопротивлений кожи и вну­тренних органов. Сухая, неповрежденная кожа имеет сопротивле­ние около 100 000 Ом, влажная - около 1000 Ом, а сопротивле­ние внутренних тканей (при снятом роговом слое) составляет примерно 500-1000 Ом. Наименьшим сопротивлением обладает кожа лица и подмышечных впадин.

Сопротивление тела человека - величина нелинейная. Оно резко, непропорционально уменьшается при увеличении прило­женного к телу напряжения, увеличении времени воздействия тока, при неудовлетворительном физическом и психическом со­стоянии, при большом и плотном контакте с токоведущей частью и т. д. Из рис. 1 следует, что при увеличении приложенного к телу напряжения от 0 до 140 В сопротивление тела нелинейно падает от десятков тысяч до 800 Ом (кривая 1). Соответственно, ток, проходящий через тело, возрастает (кривая 2).

Сопротивление тела человека (Ом) приближенно определяют по формуле

Z чел = U пр / I чел

где U пр - падение напряжения на сопротивлении тела человека - В.

В расчетах по электробезопасности его (тоже приближенно) принимают равным:

Z чел = 1000 Ом

Наиболее опасен путь тока через сердце, мозг, легкие. Харак­терные пути: ладонь - ступни, ладонь - ладонь, ступня - ступня. Однако смертельное поражение возможно и при прохо­ждении тока по пути, который, казалось бы, не затрагивает жиз­ненно важные органы, например через голень к ступне. Это явле­ние объясняется тем, что ток в теле протекает по пути наимень­шего сопротивления (нервам, крови), а не по прямой - через ткани с большим сопротивлением (мышцы, жир).

Установлено, что исход поражения током зависит от физиче­ского и психического состояния человека. Если он голоден, утомлен, опьянен или не здоров, то вероятность тяжелого пора­жения возрастает. Женщины, подростки, мужчины со слабым здоровьем способны выдержать значительно меньшие токи (в пределах б мА), чем здоровые мужчи­ны (12-15 мА).

Длительность воздействия - один из основных факторов, влияющих на исход поражения. Цикл работы сердца равен при­мерно 1 с. В цикле имеется фаза Т, равная 0,1 с, когда мышца сердца расслаблена и оно наиболее уязвимо для тока: может возникнуть фибрилляция. Чем меньше время воздействия тока (менее 0,1 с), тем меньше вероятность фибрилляции. Продолжительное (несколько секунд) воздействие тока приводит к тяжелому исходу: сопротивление тела уменьшается, а ток поражения возрастает.

Механизм воздействия электрического тока на человека сло­жен. С одной стороны, в высоковольтных установках были слу­чаи, когда кратковременное (сотые доли секунды) воздействие тока в несколько ампер не приводило к смерти. С другой стороны, уста­новлено, что смертельный исход возможен при напряжении 12-36 В, когда воздействует ток в несколько миллиампер. Это про­исходит в результате прикосновения к токоведущей части наибо­лее уязвимой частью тела - тыльной стороной ладони, щекой, шеей, голенью, плечом.

Учитывая опасность электроустановок напряжением как до 1000, так и выше 1000 В, каждый работающий должен твердо помнить, что нельзя прикасаться к токоведущим частям незави­симо от того, под каким напряжением они находятся, нельзя близко приближаться к токоведущим частям в высоковольтных установках, нельзя без надобности прикасаться к металлическим конструкциям распределительных устройств, опорам линий элек­тропередачи, к корпусам оборудования, могущим оказаться под напряжением при замыкании на них токоведущих частей.

Замыкания на землю в электроустановках, как правило, от­ключаются основной релейной защитой за доли секунды. Поэтому устройства электробезопасности (заземления и др.) допускается рассчитывать, исходя из больших величин допустимого тока. В этом случае допустимым считается ток, не вызывающий фибрил­ляции у 99,5% подопытных животных, масса тела и сердца кото­рых близка к человеческим. Допустимые величины тока и напря­жений прикосновения, полученные при лабораторных исследо­ваниях, приведены в табл. 2

Из табл. 3-2 следует, что токи более 65 мА и напряжения более 65 В допускаются менее 1 с.

При использовании данных ниже норм предельно допустимых значений токов и напряжений прикосновения необходимо иметь в виду следующие соображения.

1. Произведение порогового значения тока вентрикулярной фибрилляции и значения сопротивления тела человека могут дать пороговое значение напряжении вентрикуляриой фибрилляции, но надо иметь в виду, что эти величины не являются независимыми. В действительности сравнительно незначительная часть людей имеет высокое сопротивление тела и низкий порог тока вентрикулярной фибрилляции, в то время как большая часть людей имеет низкое сопротивление тела и высокий порог тока вентрикулярной фибрилляции.

Поэтому произведение имеющих одинаковую вероятность значений сопротивления тела человека и пороговых значений тока вентрикулярной фибрилляции даст пороговые значения напряжений вентрикулярной фибрилляции, относящиеся к несуществующему человеку.

1. Даже если бы пороговые значения тока и значение сопротивления тела были бы взаимно независимы, то простое перемножение их значений, имеющих одинаковую вероятность, дало бы значение порогового напряжения, имеющее меньшую вероятность по сравнению с вероятностью каждого из двух перемноясаемых значений.
2. Пороговые значения тока вентрикулярной фибрилляции, приведенные в Публикации МЭК-479, были получены из опытов на собаках. Более поздние исследования показывают, что сердце человека имеет более высокое пороговое значение тока вентрикулярной фибрилляции по сравнению с сердцем собаки и, следовательно, опубликованные пороговые значения могут рассматриваться как значения, данные с запасом.

Неаварийный режим электроустановки

Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека, используются при проектировании электроустановок постоянного и переменного тока частотой 50 и 400 Гц. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов установлены для путей тока от о,диой руки к другой и от рук к ногам.
Напряжения прикосновения и тока, проходящего через тело человека, при продолжительности воздействия не более 10 мин. в сутки не должны превышать значений, приведенных в табл. 1. Данные табл. 1. относятся к электроустановкам всех классов напряжения как с изолированной, так и с заземленной нейтралью.

Таблица 1. Предельно допустимые значения напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека при неаварийном режиме
электроустановки

Род тока
Переменный. 50 Гц
Переменный, 400 Гц
Постоянный

Аварийный режим электроустановки

Напряжения прикосновения и токи, проходящие через человека при аварийном режиме работы электроустановок напряжением до 1 кВ с заземленной или изолированной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью, не должны превышать значений, приведенных в табл. 2.
Напряжения прикосновения и токи, проходящие через человека при аварийном режиме работы электроустановок напряжением выше 1 кВ с эффективно заземленной нейтралью, не должны превышать значений, приведенных в табл. 3.
Для контроля нормированных значений напряжений прикосновения и токов должны быть измерены напряжения и токи в местах, где могут ожидаться наибольшие значения контролируемых величин.
При измерении напряжений прикосновения и токов сопротивление растеканию тока с ног человека в землю должно моделироваться металлической плоской пластиной с площадью контактной поверхности 625 см2. Прижим пластины к земле должен создаваться массой не менее 50 кг.
Измерения должны производиться для условий, соответствующих наибольшим значениям напряжений прикосновения и токов, проходящих через тело человека.
* Напряжения прикосновения и токи для лиц, выполняющих работу в условиях высоких температур (более 25°С) и влажности (относительная влажность более 75 %), должны быть уменьшены в 3 раза.

Таблица 2 . Нормированные значения напряжения прикосновения и токов, проходящих через человека, для электроустановок напряжением до 1 кВ с заземленной и изолированной нейтралью и выше 1 кВ с изолированной нейтралью

Род тока

Нормируемая величина

Продолжительность воздействия тока /, с

Переменный

Переменный

ток, 400 Гц

Постоянный

Выпрямленный

двухполупериод- ный ток

Выпрямленный

однополупериод- ный ток

Таблица 3. Нормированные значения напряжения прикосновения и токов, проходящих через человека, для электроустановок напряжением выше 1 кВ частотой 50 Гц с эффективно заземленной нейтралью

Нормируемая величина

Продолжительность воздействия тока t, с