Еще в конце XVIII века был выявлен факт негативного и опасного воздействия электрического тока на организм человека В. В. Петровым – изобретателем электрохимического источника высокого напряжения. Первые письменные упоминания о промышленном электротравматизме датируются только 1863 годом – от воздействия постоянного и 1882 – от переменного.

Электротравматизм и электротравм

Повреждение, причиненное организму человека действием тока, прикосновения либо шага или воздействия электрической дуги, принято называть электротравмой. В зависимости от особенности условий, при которых человек подвергается воздействию электрического тока, его последствия могут быть различный характер, но им присущи определенные характерные черты:

— электрический воздействует на места соприкосновения с токоведущими элементами и металлическими деталями к телу человека, а также непосредственно на путь прохождения тока;

— реакция организма проявляется лишь после воздействия тока;

— электрический оказывает негативное влияние на сердечнососудистую, нервную и дыхательную системы.

Электротравматизм среди всех видов производственного травматизма имеет сравнительно низкий процент, однако по количеству травм с особо тяжелым и даже летальным исходом он занимает одну из лидирующих позиций.

Для уменьшения вероятности попадания под электрический ток, необходимо в соответствии с техникой безопасности применять соответствующие . Их применение позволит безопастно выполнять работы в электроустановках и не получить электро травму.

Основные типы поражений электрическим током

Воздействие электрического тока на организм имеет сложный и многообразный характер. Он оказывает термическое, биологическое, электролитическое и механическое воздействие.

1. Термическое воздействие проявляется в сильном нагреве тканей.

2. Биологическое — приводит к нарушению функционирования биоэлектрических процессов, и сопровождается раздражением, возбуждением живых тканей, сильным сокращением мышц.

3. Электролитическое воздействие является результатом разложения многих жизненно важных для организма жидкостей, в том числе крови.

4. При механическом воздействии происходит разрывы и расслоение живых тканей, возникает сильное ударное воздействие из-за интенсивного испарения жидкости из органов и живых тканей организма.

Факторы, оказывающие влияние на степень действия электрического тока

На глубину и характер воздействия электрического тока оказывают влияние:

— сила тока и его тип (постоянный либо переменный);

— путь прохождения тока и время воздействия;

— особенности психологического, физиологического состояния человека в данный момент, а также индивидуальные качества и свойства человеческого организма.

Выделяют несколько пороговых значений действия электрического тока:

1. Пороговый ощутимый - 0,6-1,5мА на переменном и 5-7мА на постоянном;

2. Пороговый неотпускающий (ток, при прохождении сквозь организм человека вызывающий судорожные сокращения мышц) - 10-15мА при переменном, 50-80мА при постоянном;

3. Пороговый фибрилляционный (ток, при прохождении через организм вызывающий фибрилляцию сердечной мышцы) - 100мА- при переменном и 300мА при постоянном.

С увеличением времени нахождения человеческого организма под напряжением опасность получения тяжелых травм и летального исхода возрастает. Также влияние оказывает массы человека и степень его физического развития. Доказано, что пороговое значение воздействие тока для женщин в 1,5 раза менее, чем при аналогичных условиях для мужчин.

Значительное влияние оказывает и путь прохождения тока. Опасность поражения во много раз возрастает при прохождении сквозь жизненно важные органы и системы организма человека (легкие, сердечную мышцу, головной мозг).

Воздействия электрического тока на человека по характеру и по его видам чрезвычайно разнообразны. Они зависят от множества факторов.

По характеру воздействия различают: термические, биологические, электролитические, химические и механические повреждения.

Термическое действие тока проявляется ожогами отдельных участков тела, почернением и обугливанием кожи и мягких тканей; нагревом до высокой температуры органов, расположенных на пути прохождения тока, кровеносных сосудов и нервных волокон. Фактор нагрева вызывает функциональные расстройства в органах и системах человеческого тела.

Электролитическое действие тока выражается в разложении различных жидкостей организма на ионы, нарушающие их свойства.

Химическое действие тока проявляется в возникновении химических реакций в крови, лимфе, нервных волокнах с образованием новых веществ, не свойственных организму.

Биологическое действие приводит к раздражению и возбуждению живых тканей организма, возникновению судорог, остановке дыхания, изменению режима сердечной деятельности.

Механическое действие тока выражается в сильном сокращении мышц, вплоть до их разрыва, разрывам кожи, кровеносных сосудов, переломе костей, вывихе суставов, расслоении тканей.

По видам поражения различают: электротравмы и электрические

Электротравмы — это местные поражения (ожоги, электрические знаки, металлизация кожи, механические повреждения, электроофтальмия).

Токовые ожоги подразделяются на контактные и дуговые. Контактные возникают в месте контакта кожи с токоведущей частью электроустановки напряжением не выше 2 кВ, дуговые — в местах, где возникла электрическая дуга, обладающая высокой температурой и большой энергией. Дуга может вызвать обширные ожоги тела, обугливание и даже полное сгорание больших участков тела.

Электрические знаки — это уплотненные участки серого или бледно-желтого цвета на поверхности кожи человека, подвергнувшейся действию тока. Как правило, в месте электрического знака кожа теряет чувствительность.

Металлизация кожи — внедрение в верхние слои кожи мельчайших частиц металла, расплавившегося под действием электрической дуги или заряженных частиц электролита из электролизных ванн.

Электроофтальмия — воспаление наружных оболочек глаз в результате воздействия мощного потока ультрафиолетового излучения от электрической дуги. Возможно повреждение роговой оболочки, что особенно опасно.

Электрические удары — это общие поражения, связанные с возбуждением тканей проходящим через них током (сбои в функционировании центральной нервной системы, органов дыхания и кровообращения, потеря сознания, расстройства речи, судороги, нарушение дыхания вплоть до его остановки, мгновенная смерть).

По степени воздействия на человека различают три пороговых значения тока: ощутимый, неотпускающий и фибрилляционный.

Ощутимым называют электрический ток, который при прохождении через организм вызывает ощутимое раздражение. Ощущение от протекания переменного электрического тока, как правило, начинается от 0,6 мА.

Неотпускающим называют ток, который при прохождении через человека вызывает непреодолимые судорожные сокращения мышц рук, ног или других частей тела, соприкасающихся с токоведущим проводником. Переменный ток промышленной частоты, протекая по нервным тканям, воздействует на биотоки мозга, вызывая эффект «приковывания» к неизолированному проводнику тока в месте контакта с ним. Человек не может самостоятельно оторваться от токоведущей части.

Фибрилляционный называют ток, который при прохождении через организм вызывает фибрилляцию сердца (разновременные некоординированные сокращения отдельных мышечных волокон сердца). Фибрилляция может привести к остановке сердца и параличу дыхания.

Степень поражения электрическим током зависит от электрической проводимости или от обратного ему параметра — общего электрического сопротивления организма. Они, в свою очередь, определяются:

Индивидуальными особенностями тела человека;

Параметрами электрической цепи (напряжением, силой и родом тока, частотой его колебаний), под действие которой попал работник;

Путем прохождения тока через тело человека;

Условиями включения в электросеть;

Продолжительностью воздействия;

Условиями внешней среды (температурой, влажностью, наличием токопроводящей пыли и др.).

Низкое электрическое сопротивление организма способствует более тяжелым последствиям поражения. Электрическое сопротивление тела человека снижается вследствие неблагоприятных физиологических и психологических состояний (утомление, заболевание, алкогольное опьянение, голод, эмоциональное возбуждение).

Общее электрическое сопротивление человеческого организма суммируется из сопротивлений каждого участка тела, расположенного на пути прохождения тока. Каждый участок обладает своим сопротивлением. Наибольшее электросопротивление имеет верхний роговой слой кожи, в котором отсутствуют нервные окончания и кровеносные сосуды. При влажной или поврежденной коже сопротивление составляет около 1000 Ом. При сухой коже без повреждений оно многократно возрастает. При электропробое наружного слоя кожи полное сопротивление тела человека значительно снижается. Сопротивление кожи падает тем быстрее, чем длительнее процесс протекания тока.

Тяжесть поражения человека пропорциональна силе тока, прошедшего через его тело. Ток силой более 0,05 А может смертельно травмировать человека при продолжительности воздействия 0,1 с.

Переменный ток более опасен, чем постоянный, однако при высоком напряжении (более 500 В) опаснее становится постоянный ток. Наиболее опасен частотный диапазон переменного тока от 20 до 100 Гц. Основная масса промышленного оборудования работает на частоте 50 Гц, входящей в этот опасный диапазон. Высокочастотные токи менее опасны. Токи высокой частоты могут вызвать лишь поверхностные ожоги, так как они распространяются только по поверхности тела.

Степень поражения организма во многом определяет путь, по которому электрический ток проходит через тело человека. Наиболее часты в практике варианты 1, 2, 5, 6, 7, показанные на рис. 2.1.

Рис. 2.1. Варианты путей прохождения электрического тока через тело человека: 1 — «рука—рука».; 2 — «рука—ноги»; 5 — «нога—нога»; 6 — «голова—ноги»; 7 — «голова—рука»

Человек дотрагивается двумя руками до токоведущих проводов или частей оборудования, находящихся под напряжением. В этом случае движение тока идет от одной руки к другой через легкие и сердце. Путь этот принято называть «рука — рука»;

Человек стоит двумя ногами на земле и прикасается одной рукой к источнику тока. Путь протекания тока в этом случае называют «рука — ноги». Ток проходит через легкие и, возможно, через сердце;

Человек стоит обеими ногами на земле в зоне стекания на землю тока от неисправного электрооборудования, выполняющего в данном случае роль заземлителя. Земля в радиусе до 20 м получает потенциал напряжения, уменьшающийся с удалением от заземлителя. Каждая из ног человека получает разный потенциал напряжения, определяемый удаленностью от неисправного электрооборудования. В результате возникает электрическая цепь «нога — нога», напряжение в которой называют шаговым;

Прикосновение головой к токоведущим частям может создать цепь, где путь тока будет «голова — руки» или «голова — ноги».

Наиболее опасными являются те варианты, при реализации которых в зону поражения попадают жизненно важные системы организма, — головной мозг, сердце, легкие. Это цепи: «голова — рука», «голова — ноги», «руки — ноги», «рука — рука».

Пример. Переменный ток частотой 50 Гц и напряжением 220 В, являющийся стандартным для отечественных электрических сетей, при прохождении по пути «рука — ноги» в зависимости от силы тока может оказывать различное воздействие. Так, если сила тока составляет 0,6—1,5 мА, он уже ощутим. Ему сопутствует слабый зуд, легкое дрожание пальцев. При силе тока 2,0—2,5 мА появляются болевые ощущения и сильное дрожание пальцев. При силе тока 5,0—7,0 мА возникают судороги кистей рук. Ток силой 20,0—25,0 мА — это уже неотпускающий ток. Человек не может самостоятельно оторвать руки от проводника, наблюдаются сильные боли и судороги, затрудненное дыхание. При силе тока 50,0—80,0 мА происходит паралич дыхания (при длительном протекании тока может возникнуть фибрилляция сердца). При 90,0—100,0 мА наступает фибрилляция. Через 2—3 с наступает паралич дыхания (табл. 2.1).

Таблица 2.1. Характер воздействия на человека при протекании через тело (участки тела) электрического тока

Протекание по телу человека постоянного тока напряжением менее 500 В вызывает болевое ощущение в месте соприкосновения с проводником, в суставах конечностей, болевой шок, ожоги. Однако он может привести и к остановке дыхания или сердечной деятельности. При напряжении 500 В и выше различий в воздействии постоянного и переменного токов практически не наблюдается.

Между током, протекающим через тело человека, и приложенным к нему напряжением существует нелинейная зависимость. При увеличении напряжения сила тока растет быстрее напряжения.

Степень опасности поражения электрическим током зависит от условий включения человека в электросеть. На производствах используют трехфазные электрические сети переменного тока (с изолированной нейтралью или с заземленной нейтралью) и однофазные электрические сети. Все они опасны, но у каждой степень опасности разная.

Для трехфазных сетей переменного тока с любым режимом нейтрали самым опасным является двухфазное прикосновение (одновременно к двум проводам исправной сети). Человек замыкает через свое тело два фазных провода и попадает под полное линейное напряжение сети. Ток при этом проходит по наиболее опасному пути «рука — рука». Сила тока максимальна, так как в сеть включается только очень невысокое (примерно 1000 Ом) сопротивление тела человека. Двухфазное прикосновение к действующим частям установки уже при напряжении 100 В может оказаться смертельным.

В случае прикосновении к проводу установки, находящейся в аварийном режиме (обрыв второго провода и замыкание фазы на землю), из-за перераспределения напряжений между фазами опасность серьезного поражения человека электрическим током несколько снижается.

Трехфазные электрические сети с заземленной нейтралью несколько менее опасны, чем сети с изолированной нейтралью. Такие сети обладают очень малым сопротивлением между нейтралью и землей, поэтому заземление нейтрали служит целям безопасности.

Наименее опасным всегда является прикосновение к одному из проводов исправной сети.

При падении оборванного провода на грунт или при повреждении изоляции и пробое фазы через корпус оборудования на землю, а также в местах расположения заземлителя происходит растекание тока замыкания в грунте. Оно подчиняется гиперболическому закону (рис. 2.2).

Рис. 2.2. Схема растекания тока замыкания в грунте: 1 — место падения на землю оборванного провода; 2 — кривая (гипербола) распределения потенциалов на поверхности земли при растекании тока; U3 — напряжение в точке замыкания

Так как грунт является существенным сопротивлением для растекания тока, все точки, расположенные на одной радиальной прямой, но на разных расстояниях от точки замыкания проводника на грунт, будут иметь разный потенциал. Он максимален у заземлителя, уменьшается по мере удаления от него и равен нулю за границей зоны растекания. На расстоянии 1 м от заземлителя падение напряжения в сухом грунте составляет уже 68 %, на расстоянии 10 м — 92 %. Нахождение человека в зоне растекания тока близко к заземлителю может быть опасным.

Выходить из опасной зоны необходимо по радиусу очень мелкими шагами. Согласно «Инструкции по технике безопасности при эксплуатации тяговых подстанций, пунктов электропитания и секционирования электрифицированных железных дорог» № ЦЭ-402, утвержденной МПС России 17.10.96 г., перемещаться в зоне растекания тока замыкания на землю без средств защиты (диэлектрических галош, бот) следует, передвигая ступни ног по земле и не отрывая их одну от другой. С увеличением длины шага увеличивается разница в потенциалах, под которыми находится каждая из ног. Образующееся за счет разности потенциалов в зоне растекания тока напряжение между двумя точками поверхности земли, которые отстоят друг от друга в радиальном направлении на расстоянии шага (0,8 м), называют шаговым напряжением. Путь тока при шаговом напряжении «нога — нога» не касается жизненно важных органов. Однако при значительном напряжении возникают судороги ног, человек падает. Электрическая цепь в этом случае замыкается через все тело упавшего.

В однофазных сетях постоянного тока наиболее опасным также является прикосновение человека одновременно к двум проводам, так как в этом случае ток, протекающий через тело человека, определяется только сопротивлением его тела.

Продолжительность воздействия тока часто служит фактором, от которого зависит исход поражения. Чем продолжительнее воздействует электрический ток на организм, тем тяжелее последствия. Через 30 с сопротивление тела человека протеканию тока падает примерно на 25 %, а через 90 с — на 70 %.

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

Род тока	Нормируемая величина	Предельно допустимые уровни, не более, при продолжительности воз­действия тока 4___
		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					16 5								36 6
Переменный, 400 Гц													36 8
Постоянный													40 15

Поражение электричеством является следствием того, что организм человека контактировал с источником напряжения.

Если дотронуться до проводника, находящегося под напряжением, человек превращается в часть электросети, по которой происходит протекание электрического тока.

Не секрет, что в человеческом организме много жидкости и солей. А это – отличный проводник тока. Потому электричество, может воздействовать на него. Длительное по времени и интенсивное по силе тока воздействие на организм человека может привести к его гибели.

Как может электрический ток влиять на наш организм?

Исход, к которому приведёт действие электричества на человеческий организм, зависит от многих обстоятельств. На него влияет:

1) величина (сила тока, напряжение) и род электричества (переменный ток опаснее постоянного);

2) длительность действия (чем больше времени ток действует на человека, тем более тяжёлым может быть исход);

3) путь протекания (самый опасный - ток, который проходит через спинной и головной мозг, сердце и органы дыхания);

4) психологическое и физическое состояние потерпевшего на момент воздействия. У нашего организма есть некое сопротивление. Оно напрямую зависит от нашего состояния.

Действие постоянного тока быстрее, чем переменного. Но переменный несёт большую опасность, даже если напряжение небольшое, а частота низкая. Ткани сопротивляются переменному току меньше, чем постоянному.

Переменный ток 100-150 V может сильно влиять на человека, вплоть до смертельного поражения. Переменный ток 500 V опаснее постоянного с таким же напряжением. Но постоянный ток выше 500 V несёт большую опасность, чем переменный. Последний с частотой 40-60 периодов за секунду несёт наибольшую угрозу человеческой жизни. Если увеличить частоту периодов – уменьшится вредное действие электричества. Высокочастотный ток применяется в лечебных целях (ток д"Арсонваля).

Проходя через человеческий организм, ток оказывает такие виды воздействий :

Биологическое.
Электролитическое.
Термическое.

Первое нарушает нормальную работу мышечной системы. Мышцы судорожно сокращаются. Может быть огромная опасность для органов дыхания и кровообращения (сердца, лёгких). Они могут перестать нормально функционировать, возможно абсолютное прекращение их функционирования.

При электролитическом действии расщепляется кровь и прочая органическая жидкость в тканях, происходят значительные физические и химические изменения в составе.

Во время термического действия на теле появляются ожоги разной формы. Кровеносные сосуды перегреваются, функциональность внутренних органов нарушается.

Главные факторы поражения, возникающие благодаря действию тока на организм человека

Электрическая травма является местным повреждением ткани организма из-за действия тока или электрической дуги. Сюда входит электрический ожог, металлизация кожи, электрический знак, механическое повреждение.

Самая распространённая электротравма – электрический ожог. 60% всех происшествий, когда происходит поражение током. Электрический ожог бывает дуговой и токовой.

Электрический знак проявляется на коже пострадавшего, который был под воздействием тока, в форме овального пятна бледно-жёлтого либо серого оттенка. Обычно такой знак не болит, затвердевает, как и мозоль. Омертвевшие слои кожи постепенно сходят сами.

Металлизацию кожи вызывает проникновение в верхний кожный слой маленьких частичек металла, оплавившегося из-за электрической дуги. Место поражения болит, становится жёстким. Кожа становится тёмного металлического оттенка.

Механическое повреждение проявляется, когда из-за тока мышцы начинают непроизвольно судорожно сокращаться. Кожа, нервные ткани и кровеносные сосуды могут разорваться.

Но самым опасным является электрический удар. Живые ткани организма возбуждаются от тока. В это время мышцы судорожно сокращаются.

Четыре степени действия тока на человеческий организм :

I – мышцы судорожно сокращаются, человек не теряет сознания;

II – мышцы судорожно сокращаются, потерпевший теряет сознание, сердце и органы дыхания работают;

III – дыхание отсутствует, нарушается работа сердца;

IV – наступает клиническая смерть, дыхания нет, сердце останавливается.

Что влияет на степень тяжести электротравмы?

Индивидуальные качества человека очень влияют на результат электротравмы. Здоровый и крепкий физически человек легче переносит действие тока по сравнению с тем, у кого имеются разные заболевания. Но не только физическое, а и психическое здоровье потерпевшего имеет значение в момент получения электротравмы. Человек с нервным заболеванием, болезнью сердца, органов внутренней секреции, туберкулёзом и так далее, а также пострадавший с переутомлением, усталостью, в алкогольном опьянении имеет больше шансов получить тяжёлую электротравму. Поэтому электроустановки обслуживаются лицами, которые прошли специальные курсы и медицинский осмотр.

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.