Негативна дія електричного струму.

Негативні дії електричного струму відбуваються під час дії електрич­ного струму (включення людини в електричну мережу). Існує чотири особ­ливості:

- перша - відсутність зовнішніх ознак загрозливої небезпеки ураження електричним струмом. Людина не може побачити, почути, відчути чи якось інакше завчасно виявити можливість ураження;

- друга - тяжкість електротравм. Втрата працездатності від електротравм, як правило, буває довгою, з можливим летальним наслідком;

- третя особливість полягає в тому, що струми промислової частоти ве­личиною 10...25 мА можуть викликати інтенсивні судороги м'язів, внаслідок чого відбувається так зване «приковування» до струмопровідних частин. Людина в цьому випадку не може самостійно звільнитися від дії електрично­го струму;

- четверта особливість визначається можливістю подальшого механічно­го травмування. Наприклад, людина працювала на висоті, була уражена елек­трострумом, знепритомніла і впала.

Особливості дії на живу тканину електричного струму має своєрідний та різносторонній характер. Проходячи через тіло людини, електричний струм чинить термічну, електролітичну і механічну (динамічну) та біологічну дію.

Термічна дія струму виявляється в опіках окремих ділянок тіла, нагрі­ванні до високої температури кровоносних судин, нервів, серця, мозку та ін­ших органів, які перебувають на шляху струму, що спричиняє в них суттєві розлади.

Електролітична дія струму виявляється в розкладанні органічної ріди­ни, у тому числі крові, що супроводжується значними змінами її складу, а та­кож тканини в цілому.

Механічна (динамічна) дія струму виявляється в розшаруванні, розриві та інших подібних пошкодженнях різних тканин організму, в тому числі м'я­зової тканини, стінок кровоносних судин та судин легеневої тканини тощо внаслідок електродинамічного ефекту, а також миттєвого вибухоподібного утворення пари від перегрітої струмом тканинної рідини та крові.

Біологічна дія струму є специфічним процесом, що проявляється в по­дразненні та збудженні живих тканин організму, а також в порушенні внут­рішніх біоелектричних процесів, які протікають в нормально діючому органі­змі та найтісніше пов'язані з його життєвими функціями.

Вказана багатогранність дій електричного струму на організм людини нерідко призводить до різних електротравм, які умовно можна звести до двох видів: до загальних електротравм, так званих електричних ударів, коли ура­жається (або створюється загроза ураження) всього організму внаслідок по­рушення нормальної діяльності життєво важливих органів та до систем міс­цевих електротравм, коли виникає місцеве пошкодження організму.

Місцева електротравма - яскраво виражене місцеве порушення ціліс­ності тканин тіла, в тому числі кісткових тканин, спричинене дією електрич­ного струму або електричної дуги. Найчастіше це поверхневі пошкодження, тобто ураження шкіри, а іноді й інших м'яких тканин, а також зв'язок і кісток. Небезпека місцевих електротравм і складність їх лікування залежать від міс­ця, характеру та ступеня пошкодження тканин, а також від реакції організму на це пошкодження. Як правило, місцеві травми виліковуються, і працездат­ність потерпілого відновлюється повністю або частково. Характерні місцеві електротравми - електричні опіки, які бувають двох видів: струмовий (або контактний) і дуговий, електричні знаки, металізація шкіри, механічні по­шкодження і електроофтальмія.

Електричний удар - збудження живих тканин організму електричним струмом, який проходить через них і супроводжується мимовільним судоро­жним скороченнями м'язів. Негативний вплив таких явищ на організм люди­ни може бути різним і його умовно можна поділити на п'ять ступенів:

I - судорожне, ледве відчутне скорочення м'язів;

II - судорожне скорочення м'язів, що супроводжується сильним болем (без втрати свідомості);

III - судорожне скорочення м'язів із втратою свідомості, при цьому збері­гається дихання і робота серця;

IV - втрата свідомості і порушення серцевої діяльності або дихання;

V - клінічна смерть, тобто відсутність дихання і кровообігу.

Наслідок впливу електричного струму та тяжкість електротравми на організм людини залежить від ряду чинників.

- електричного характеру - величина напруги, сила струму, вид струму (постійний чи змінний), частота при змінному струмі;

- неелектричного характеру - тривалість дії електроструму;

- навколишнього середовища - температура, тиск, вологість повітря;

- шляху протікання струму через тіло людини.

При ураженні людини електричним струмом основним уражуючим чинником є сила струму, що проходить через тіло людини. При цьому сту­пінь негативного впливу на організм людини збільшується із зростанням струму. За характером дії струм оцінюють так, як показано в табл. 4.

Із наведеної таблиці можна виділити декілька характерних значень струмів.

Відчутний струм - малий струм, який людина починає відчувати, в се­редньому близько 1, 1 мА при змінному струмі частотою 50 Гц і близько 6 мА

при постійному струмі. Найменше значення відчутного струму називається пороговим відчутним струмом.

Невідпускний струм - струм, що спричиняє в разі проходження через тіло людини непереборні судорожні скорочення м'язів руки, в якій затисну-тий провідник, а його найменше значення називається пороговим невідпуск-ним струмом. При змінному струмі (50 Гц) величина цього струму перебуває в межах 20...25 мА, при постійному струмі невідпускних струмів, власне ка­жучи немає, оскільки за певних значень струму людина може самостійно розтиснути руку, в якій затиснутий провідник, і таким чином відірватися від струмовідної частини. Однак у момент відриву виникають болісні скорочен­ня м'язів, аналогічні за характером і больовим відчуттям тим, які спостеріга­ються при змінному струмі. Сила струму становить приблизно 50...80 мА. Цей струм і прийнято умовно за поріг невідпускних струмів при постійній нарузі.

Таблиця 4. Характер впливу електричного струму на організм людини

Фібриляційний струм - змінний (50 Гц) струм 50 мА і більше, проходя­чи через тіло людини шляхом «рука - рука» або «рука - ноги», діє як подраз­ник на м'язи серця, що розташовані глибоко в грудях. Це небезпечно для життя людини, оскільки через 1...3 с з моменту замикання кола через людину може настати фібриляція, або зупинка серця. При цьому припиняється кро­вообіг і відповідно в організмі виникає нестача кисню; це, в свою чергу, швидко призводить до припинення дихання, тобто настає смерть. Електрич­ний струм, що спричиняє фібриляцію серця, називається фібриляційним струмом, а найменше його значення - пороговим фібриляційним струмом. За

частоти 50 Гц фібриляційними є струми в межах від 50 мА до 5 А, а середнє значення порогового фібриляційного струму - близько 100 мА. При постій­ному струмі середнім значенням порогового фібриляційного струму можна вважати 300 мА, а верхнім - 5 А. Струм понад 5 А, як постійний, так і змін­ний, спричиняє раптову зупинку серця, минаючи стан фібриляції. Водночас із зупинкою серця виникає і параліч дихання, причому після швидкого від­ключення струму дихання, як правило, самостійно не відновлюється.

Безпечним струмом можна вважати такий струм, який упродовж трива­лого часу (декілька годин) може проходити через людину, не завдаючи їй шкоди і не спричиняючи ніяких відчуттів, і який набагато менший від поро­гового відчутного струму. Точні значення безпечного струму не встановлені, але для практичних цілей його найбільше значення можна, певно, вважати таким, що дорівнює 50...75 мкА при змінному струмі промислової частоти (50 Гц) і 100... 125 мкА - при постійному струмі.

Із порівняння значень порогових струмів, наведених у таблиці, можна зробити висновок, що постійний струм менш небезпечний (у 4...5 разів), ніж змінний. Але все це справедливо лише для відносно невисоких напруг - до 250...300 В. За більш високих напруг небезпека ураження постійним струмом зростає. Вважається, що за напруги 500 В їх дія вирівнюється, а в разі більш високих напруг постійний струм стає небезпечнішим, ніж змінний частотою 50 Гц.

Дія на людину змінного струму залежить від його частоти. Через наяв­ність в опорі тіла людини ємкісної складової збільшення частоти прикладеної напруги супроводжується зменшенням повного опору тіла і збільшенням струму, який проходить через людину, що, в свою чергу, підвищує небезпеку ураження. Здавалося б, що в разі збільшення частоти ця небезпека повинна підвищуватися, але насправді виявилося, що це припущення справедливе лише в діапазоні частот до 50 Гц. Подальше підвищення частоти, незважаю­чи на зростання струму, що проходить через тіло людини, супроводжується зниженням небезпеки ураження, що зникає за частоти 450...500 кГц. Щопра­вда, ці струми зберігають небезпеку опіків як у разі виникнення електричної дуги, так і в разі проходження їх безпосередньо через людину.

Електрична напруга також впливає на наслідок ураження людини, із зростанням напруги, прикладеної до тіла людини, опір шкіри зменшується в десятки разів, відповідно зменшується і опір тіла в цілому; він наближається до опору внутрішніх органів тканин тіла, тобто до свого найменшого значен­ня (300...500 Ом). Пробій рогового шару шкіри відбувається за напруги 50...200В.

Аналіз нещасних випадків внаслідок дії електричного струму на людей показує, що тривалість проходження струму через організм суттєво впливає на наслідок ураження: чим триваліша дія струму, тим більша вірогідність тя­жкого або смертельного наслідку. Така залежність пояснюється тим, що із збільшенням часу дії електричного струму опір тіла зменшується, а сила

струму суттєво збільшується. Крім того, з часом виснажуються сили організ­му, що протистоять дії на нього електрики.

Наслідки дії струму на організм проявляються в порушенні функцій центральної нервової системи, зміною складу крові, місцевому руйнуванні тканин організму під впливом теплоти, яка виділяється, у порушенні роботи серця, легень, тощо. Суттєвим для наслідків ураження є шлях проходження струму. Так, якщо на шляху струму опиняються життєво важливі органи -серце, легені, головний мозок, то небезпека ураження дуже висока, оскільки струм безпосередньо діє на ці органи. Якщо ж струм проходить іншими шля­хами, то його дія на життєво важливі органи може бути лише рефлекторною, а не безпосередньою. Можливих шляхів проходження струму в тілі людини дуже багато, але характерними, які частіше трапляються на практиці, є не бі­льше як 15 петель. Найбільш небезпечними є петлі «голова - руки» та «голо­ва - ноги», коли струм може проходити через головний і спинний мозок. Але ці петлі на практиці виникають відносно рідко. Найменш небезпечний шлях -«нога - нога», який виникає під час дії на людину так званої напруги кроку.

Напруга кроку навіть відносно невеликих значень (50...80 В) спричиняє мимовільні судорожні скорочення м'язів ніг і як наслідок - падіння людини на землю. В цей момент припиняється вплив на людину напруги кроку і ви­никає більш тяжка ситуація: замість нижньої петлі в тілі людини утворюється новий, більш небезпечний шлях, як правило, від рук до ніг. Оскільки в тако­му положенні людина доторкається одночасно точок землі, віддалених одна від одної на відстань, що перевищує довжину кроку, напруга, що діє на неї, як правило, більша за напругу кроку. Внаслідок створюється загроза смерте­льного ураження.

Тяжкість електротравми залежить також від температури, вологості і тиску повітря. Зі збільшенням температури і вологості зменшується загаль­ний опір тіла людини, зі збільшенням атмосферного тиску небезпека уражен­ня зменшується. Не менше значення має фізичний стан людини. Для практи­чних розрахунків з електробезпеки береться опір тіла людини 1000 Ом. Але ця величина не постійна для кожної людини і залежить від її психофізичного стану. Опір цілком здорових і фізично міцних людей в багато разів переви­щує розрахункове значення.