Действие электрического тока на человека

Электричество таит в себе угрозу, в первую очередь, возможностью поражения людей током, а во вторую очередь, возможностью возникновения пожара.

Поражает организм человека (вплоть до летального исхода) не электрическое напряжение, а электрический ток через тело (рис. 218). Переменный ток частотой 50 гц и величиной 0,63 мА способен ощущать лишь 1 человек из тысячи, а ток величиной 1,59 мА ощущает 999 человек из тысячи (П.А. Долин, Справочник по технике безопасности, М.: Энерго-атомиздат, 1984 г.). Так что пороговой величиной ощутимости (безопасной) считается переменный ток величиной 1 мА. При увеличении величины тока зуд и пощипывание сменяются дрожью мускулов, судорогами, появляются болевые ощущения, а затем наступает паралич мышц — человек теряет способность самостоятельно оторвать руку от поражающего электропроводника. Ток величиной 5,3 мА является неотпускающим лишь для 1 человека из тысячи, а ток величиной 24,6 мА — для 999 человек из тысячи. В промышленности поражающей силой тока частотой 50 гц считается величина 30 мА при длительности воздействия менее 1 сек (то есть при условии автоматического отключения тока).

Рис. 218. Характер действия переменного электрического тока частотой 50 гц на организм человека в зависимости от величины тока через тело человека и времени действия тока.

Все приведённые величины тока весьма условны и относятся как бы ко всему телу человека в целом, то есть предполагается, что ток проходит через все жизненно важные ткани человека одновременно. Но ведь ток может течь иногда от одного пальца руки к другому в пределах одной ладони, не затрагивая ни лёгкие, ни сердца (например, когда вы лезете пальцами в розетку). В таком случае летальные силы тока будут более значительными.

Постоянный ток человек переносит лучше, чем переменный: пороговая величина ощутимости составляет 5 мА, пороговый неотпускающий ток 50-80 мА. Отличительной чертой воздействия постоянного тока являются не судороги (как в случае переменного тока), а ощущение нагрева сначала кожи при малых токах 5-20 мА, а затем и внутренних тканей при 20-50 мА вплоть до непереносимых. Эти ощущения нагрева постоянным током используются в физиотерапии при токах 2-3 мА для слизистых оболочек рта и носа, 3-5 мА для лица, 15-20 мА для туловища и 20-30 мА для конечностей. Допустимая плотность тока при местной гальванизации не должна превышать 0,1 мА/см².

Величина тока в теле человека определяется величиной действующего напряжения и электросопротивлением тканей вдоль линий тока. Электропроводность (проводимость) жидких сред организма (крови, лимфы, желчи, мочи) составляет (0,6-2,0) ом⁻‏¹м⁻‏¹, мышечных тканей 0,2 ом⁻‏¹м⁻‏¹, межклеточной жидкости 1 ом⁻‏¹м⁻‏¹, клеточных стенок (1-3) 10⁻‏⁵ ом⁻‏¹м⁻‏¹, костей, жировой и нервной ткани, сухожилий, зубной эмали на уровне 10⁻‏³—10⁻‏⁶ ом⁻‏¹м⁻‏¹. Электропроводность кожи зависит от её толщины и содержания воды. Толщина эпидермиса большинства участков тела составляет 0,07-0,12 мм, а на ладонных поверхностях кистей и подошвенных поверхностях стоп достигает 0,8-1,4 мм. Содержание воды в поверхностном слое составляет всего 10% от массы клеток, тогда как в нижележащих слоях 70%. Площадь потовых и сальных желёз, волосяных фолликулов на разных участках тела не одинакова, в среднем составляет 0,5% поверхности кожных покровов. С учётом этих особенностей удельная электропроводность отдельных участков кожи существенно различается и составляет 10⁻‏³—10⁻‏² ом⁻‏¹м⁻‏¹. Известно, что сухая кожа является плохим проводником электрического тока, тогда как влажная проводит его хорошо (В.М. Боголюбов, Г.Н. Пономаренко, Общая физиотерапия, М.: Медицина, 1999 г.). Дистиллированная вода имеет электропроводность на уровне 10⁻‏⁴—10⁻‏⁶ ом⁻‏¹м⁻‏¹, морская вода 0,3 ом⁻‏¹м⁻‏¹, влажная земля 10⁻‏² ом⁻‏¹м⁻‏¹, изоляторы 10⁻¹¹—10⁻¹⁵ ом⁻‏¹м⁻‏¹.

Рис. 219. Схема сети трёхфазного тока с заземлённой нейтралью и с системами защиты
Рис. 219. Схема сети трёхфазного тока с заземлённой нейтралью и с системами защиты: Т₁  —  трансформатор понижающий с линейного напряжения Uл=10 кВ до линейного напряжения Uл=0,4 кВ (до фазового напряжения Uф=0,23 кВ); Пр — плавкий предохранитель (или автоматический выключатель); N — нулевой провод (нейтраль); З₁ — первичное заземление нулевого рабочего провода воздушной линии электропередачи (заземление нейтрали трансформатора) с нормируемым сопротивлением растекания не более 30 ом; З₂ — повторное заземление нулевого провода с нормируемым сопротивлением растекания не более 30 ом; З₂ — заземление корпуса электроприбора с сопротивлением растекания 30 ом; К — корпус электроприбора, например, нагревателя; Н — электронагреватель (ТЭН); Ч — тело человека, прикасающегося к элементу электросети; Iфз — ток касания с фазового провода на землю через тело человека, стоящего на заземлённой площадке или на земле; I₀ — ток утечки с фазового провода через тело человека, находящегося на изолированной площадке (I₀=0); I фn — ток касания с фазового провода на нулевой провод через тело человека, стоящего на занулённой площадке; Inз — ток касания с нулевого провода на землю (отличен от нуля лишь при наличии напряжения на нулевом проводе, что бывает при неравномерной нагрузке фаз); Uл₁, Uл₂ , Uл₃ — замкнутая векторная диаграмма линейных напряжений; Uф₁, Uф₂ — уменьшение фазового напряжения Uф₁ за счёт увеличения фазовых напряжений Uф₂  и Uф₃; ВА — выключатель автоматический («автомат»), отключающий цепь при слишком больших токах нагрузки; ВД — выключатель дифференциальный автоматический (устройство защитного отключения УЗО, устанавливаемое не до повторного заземления З₂, как на этом рисунке, а именно после!), отключающий цепь при слишком большой разнице токов в прямом и обратном проводе; Т₂ — трансформатор разделительный , в частности, понижающий; П₁ — пробой «фазы на нуль»; П₂ — пробой «фазы на корпус»; Iпз — ток утечки с корпуса прибора на землю при касании человеком корпуса «пробитого» электроприбора; Iкз — ток заземления (ток с корпуса электроприбора на землю при пробое П₂); Л — электролампа освещения.

Активное электрическое сопротивление тела (включая два кожных слоя и внутреннюю ткань) при касании к оголённым проводникам диаметром 1 мм составляет при обычной сухой коже 0,5-1,0 Мгом, при мокрой коже 50-100 ком, при мокрой солёной (потной) коже 30-50 ком. Поэтому даже при повреждённой коже (царапины, порезы) постоянное напряжение 110 В считается безопасным. За счёт ёмкостной (реактивной) составляющей проводимости кожи сопротивление тела для переменного тока оказывается более низким. Поэтому безопасным напряжением переменного тока для сухих условий жилых помещений считают 42 В (при касаниях сразу к двум фазам или к фазе и нулю-земле) применительно к ручному инструменту, переносному и местному освещению. В помещениях с повышенной опасностью и особо опасных такое напряжение считается безопасным лишь для питания светильников местного стационарного освещения, расположенных на высоте не менее 2,5 м. Поэтому в особо опасных помещениях используется переменное напряжение 36 В, во взрывоопасных условиях 24 В, а при работе в замкнутых металлических ёмкостях (цистернах) — не более 12 В.

При нормальном состоянии электрооборудования все металлические токонесущие элементы являются электроизолированными или недоступными для касания. Поэтому опасность для человека представляют лишь собственные необдуманные действия при демонтаже электрооборудования без отключения напряжения либо аварийные ситуации, связанные с нарушением электроизоляции. Так, человек, стоя на земле может оказаться под действием тока Iфз при касании к оголённому фазовому проводу (см. рис. 219). При одновременном касании к оголённым фазовому и нулевому проводам человек может быть поражён наиболее сильным током касания Iфn. При нарушении изоляции или механическом разрушении проводов металлический корпус электроприбора К может оказаться под напряжением («пробой П₂), а человек при касании к корпусу прибора будет подвергаться действию тока Iпз. Даже при прикосновении к нулевому проводу может возникнуть ток Inз, если на нулевом проводе окажется электрическое напряжение, то есть если сопротивление нулевого провода окажется большим или электрический ток по нулевому проводу будет чрезмерным. И только если человек находится на изолированной площадке (или в электронепроводящей обуви), прикосновение к любому токоведущему проводу будет безопасным, поскольку ток утечки I₀ в этом случае будет близок к нулю из-за высокого сопротивления изоляции площадки. Так, птицы без последствий садятся на провода линий электропередач под очень высоким напряжением только потому, что касаются лишь одной из фаз. При этом ток утечки через тело птицы оказывается ничтожно малым из-за высокого электросопротивления воздуха (даже в очень влагонасыщенном состоянии). Так что опасными для человека будут те факторы, которые способны нарушить электроизоляцию оборудования: высокая температура и высокая влажность воздуха (тропические условия, вызывающие «старение» материалов и возникновение росы), наличие воды (сырости), особенно солёной, наличие химически агрессивных веществ и т. п.

Что касается пожарной опасности, то нагрев (вплоть до красного свечения проводников или электрической искры-пробоя воздуха) возникает в местах высоких электрических сопротивлений и при наличии высоких сил тока (поскольку мощность электрического нагрева равна W=I²R). Так, если ток течёт через человека, то нагревается преимущественно кожа человека. А в электрической сети нагреваются плохие контакты проводников (в скрутках, при соединении проводов к розеткам, в местах хрупких разломов проволоки при изгибах и т. п.).

Источник: health.totalarch.comДачные бани и печи. Принципы конструирования. Хошев Ю.М. 2008

Добавить комментарий

CAPTCHA
Подтвердите, что вы не спамер