Действие электрического тока на организм человека

Несчастные случаи, связанные с опасным воздействием элек­трического тока на организм человека, происходят при соприкос­новении человека с токоведущими частями или же от действия разрядного тока при приближении к токоведущим частям на достаточное для образования разряда расстояние.

Механизм поражения электрическим током весьма сложен и еще недостаточно изучен.

Действие электрического тока на организм человека может быть тепловым (ожоги), механическим (разрыв тканей, растрес­кивание костей), химическим (электролиз), и биологическим (нарушение функций нервной системы и управляемых ею процес­сов в живом организме).

При электротравмах могут быть внутренние (электрический удар) или внешние (ожог, металлизация, электрический знак) поражения организма человека.

Наиболее тяжелым видом электротравм являются электри­ческие удары.

Наблюдения и исследования данных об электротравматизме показывают, что решающее влияние на исход электрических травм оказывают следующие факторы:

а) величина поражающего тока, протекающего через тело' человека;

б) напряжение в электроустановках;

в) продолжительность воздействия тока на организм чело­века;

г) путь прохождения тока;

д) род и частота тока;

е) состояние окружающей среды;

ж) состояние организма человека в момент получения элек­тротравмы.

Величина поражающего тока. До настоящего времени вопрос о том, какая величина тока является опасной и какая смертельно опасной для человека, окончательно не разрешен.

Под безопасным током обычно понимают ток такой величины, который дает возможность человеку самостоятельно оторваться от токоведущих частей. Величина тока зависит от сопротивления тела человека и приложенного к нему напряжения.

Наибольшей величиной отпускающего переменного тока с час­тотой 50 периодов в секунду можно принять 15—20 ма и наи­большую величину отпускающего постоянного тока можно при­нять в среднем 60—70 ма.

Примерная зависимость характера воздействия тока на орга­низм человека от его величины, составленная по данным изуче­ния электротравматизма и экспериментов над животными, дана в табл. 24 К

Продолжительность воздействия тока. Длительность воздей­ствия тока на организм человека также имеет большое значение. Установлено, что с увеличением времени действия тока электрическое

Т а б л и ц а 24

сопротивление тела человека уменьшается. Следовательно, с увеличением длительности воздействия тока, величина тока, про­ходящего через тело человека, возрастает; поэтому чем дольше человек находится под током, тем более тяжелыми получаются последствия.

Путь прохождения тока. Путь прохождения тока в организме, повидимому, также оказывает влияние на исход электротравм. В настоящее время считается установленным, что с увеличением пути прохождения электрического тока через организм тяжесть исхода несчастного случая возрастает.

В связи с тем, что прохождение электрического тока через тело человека вызывает различные сложные патологические про­цессы ii организме человека, вопрос о влиянии пути прохождения тока на исход электротравм не является окончательно решенным.

Род и частота тока. Изучение воздействия переменного и по­стоянного тока на организм человека показывает, что опасность переменного тока для возникновения электротравмы выше опас­ности постоянного тока при низких напряжениях.

Изучение влияния тока различной частоты на организм чело­века показывает, что опасность поражения током с увеличением частоты уменьшается.

Установлено, что наиболее опасными для человека частотами являются частоты 50—60 гц, и что значительное увеличение частоты тока снижает опасность поражения.

Опыт эксплуатации высокочастотных генераторов показывает, что с точки зрения поражения организма электрическим ударом токи высокой частоты не представляют опасности поражения организма, по они при прикосновении к токоведущим частям вызывают ожоги.

Состояние человека в момент электротравмы. Различный со­став тканей человеческого тела является причиной различного сопротивления электрическому току. Удельное сопротивление тела человека, когда кожный покров находится в сухом состоя­нии, составляет от 40 000 до 100 000 ом, причем свыше 90% этого сопротивления приходится па кожный покров. Однако сопротивление наружного слоя кожного покрова не остается величиной постоянной, а меняется в весьма широких пределах и зависит: а) от влажности и чистоты кожи, б) от величины по­верхности и плотности контакта, в) от величины тока и продол­жительности прохождения его через тело человека; г) от вели­чины приложенного напряжения.

В случае увлажнения наружного кожного покрова и загряз­нения выделениями потовых желез или токопроводящей пылью, эмульсией и т. п. его удельное сопротивление может снизиться до 1000 ом.

Удельное сопротивление кожного покрова тем меньше, чем больше площадь соприкосновения с контактами. Здесь мы наблю­даем те же условия, что и в любом проводнике электрического сока (изменение плотности тока).

Электрический ток, протекающий через тело человека, вызы­вает нагрев кожного покрова, увеличивает потовыделение. Выде­ление тепла при прохождении тока через проводник тем больше, чем больше величина тока и чем больше времени он протекаем но проводнику. Нагрев и потовыделение ведут к резкому сниже­нию электрического сопротивления кожного покрова. Так, напри­мер, по данным наблюдений, если сопротивление тела человека при токе в 0, 1 ма 500 000 ом, то при токе 10 ма оно снижается до 8000 ом.

Большое влияние на сопротивление кожного покрова при про­чих равных условиях оказывает величина приложенного напря­жения. Чем выше приложенное напряжение, тем больше опас­ность поражения; это можно объяснить тем, что наряду с дру­гими явлениями может наступить явление пробоя диэлектрика.

Безопасное напряжение. Опасность действия электрического тока зависит от ряда условий: состояния человека, продолжи­тельности действия, рода и частоты тока, величины приложен­ного напряжения. Следовательно, определить заранее величину тока, который может пройти через человека при определенных условиях, практически нет возможности. Поэтому, для опреде­ления безопасных условий, обычно на практике ориентируются не на величину поражающего тока, а на величину допустимого напряжения, тем более, что напряжение в той или иной, сети практически можно считать постоянным.

В СССР в зависимости от окружающих условий регламенти­руются величины безопасных напряжений 36 и 12 в, за исключе­нием электросварочных установок дуговой сварки, где допу­скам ся напряжение до 65 в.

Ключевые слова: воздействие; электрический ток; поражение; электротравматизм; защита; безопасность

Key words: influence; electric current; defeat; electric traumatism; protection; safety

В современном обществе широко используются электроустановки производственного и бытового назначения. Электрический ток при особых условиях может стать поражающим фактором. Предупреждение электротравматизма, снижение его уровня обеспечат сохранение здоровья и работоспособности человека, будут способствовать повышению его безопасности. Детальное изучение опасности поможет определить мероприятия по ее ликвидации или минимизации воздействия.

Электрический ток, протекая через тело человека, производит термическое, электролитическое, механическое и биологическое действия [1].

В настоящее время отдельно выделяют световое действие тока, обуславливающее поражение глаз (электроофтальмию).

При эксплуатации и ремонте электрического оборудования и сетей человек может непосредственно соприкоснуться с находящимися под напряжением проводниками электрического тока. Поражаются при этом внешние и/или внутренние органы. Ток проходит через тело человека (внутреннее поражение), в результате чего происходит нарушение жизненных функций (потеря сознания, паралич органов дыхания и фибрилляция сердца). При поражении внешних органов (в основном кожных покровов) возникают ожоги в результате прохождения через кожу пострадавшего токов высокого напряжения — свыше 500 В.

Опасность поражения электрическим током является неявной, т. к. отсутствуют внешние признаки грозящей опасности, которые человек мог бы заблаговременно обнаружить с помощью органов чувств.

В большинстве случаев человек включается в электрическую цепь «электроустановка-человек-земля» руками (путь тока «рука-рука») или рукой и ногами (путь тока «рука-ноги»). Проходящий при этом ток приводит к серьезным повреждениям центральной нервной системы и таких жизненно важных органов, как сердце и легкие. Путь «правая рука-ноги» опаснее пути «левая рука-ноги», т. к. по его продольной оси в сердце входит большая часть тока. Число поражений для пути «правая рука-ноги» выше почти в два раза, это может объясняться тем, что правая рука у большей части человечества является основной.

Особенностью поражения электрическим током является тяжесть исхода электротравм. Несмотря на небольшой удельный вес электротравм в общем числе несчастных случаев, летальный исход составляет около 20 % всех электропоражений. Наиболее опасными и тяжелыми электротравмами являются электроудары (4 степени), возникающие в результате биологического действия тока. Электроудар 4-й степени вызывает клиническую смерть, которая при несвоевременном оказании или неоказании первой помощи пострадавшему может привести к физической смерти. Временная потеря трудоспособности при электротравматизме, как правило, продолжительна.

Кроме того, ток способен вызывать интенсивные судороги мышц. В результате наступает так называемое «приковывание» человека к токоведущим частям. Пострадавший попадает под действие неотпускающего тока [1]. Неотпускающий ток — наименьшее значение тока, при котором человек теряет способность самостоятельно и произвольно освободиться от контакта с частями, находящимися под напряжением и, следовательно, подвергается смертельной опасности при длительном воздействии тока. Для переменного тока 50 Гц значение неотпускающего тока составляет 8…16 мА, а постоянного тока — 50…80 мА.

Переменный ток в 4…5 раз опаснее постоянного тока такого же напряжения. Широкое применение переменного тока обуславливает большее количество поражений (в т. ч. со смертельным исходом) в сравнении с воздействием постоянного тока.

Смертельный ток большинство специалистов оценивают на уровне 100 мА и более, однако исследования последних лет показывают, что порог смертельного тока может быть в 3…4 раза ниже.

Оценить опасность воздействия электрического тока на человека можно по трем ответным реакциям организма на увеличение тока: ощущение, судорожное сокращение мышц (неотпускание для переменного тока и болевой эффект для постоянного) и фибрилляция сердца.

При протекании тока в несколько десятых долей ампера возникает опасность нарушения работы сердца. Может произойти беспорядочное, некоординированное (фибрилляционное) сокращение отдельных волокон сердечной мышцы. Процесс фибрилляции сердца необратим, и ток, вызывающий его, является смертельным. Опасность фибрилляции возникает при протекании тока по области грудной клетки. При прохождении тока по пути «нога-нога» такая опасность практически отсутствует.

Существуют различные способы предупреждения поражения человека электрическим током.

Обслуживание действующих электроустановок, проведение оперативных переключений, выполнение ремонтных, монтажных, наладочных работ и последующих испытаний должны быть электробезопасными. В соответствии с ГОСТ Р 12.1.009-2009 ССБТ «Система стандартов безопасности труда. Электробезопасность. Термины и определения» электробезопасность представляет собой систему организационных и технических мероприятий и средств, обеспечивающих защиту людей от вредного и опасного воздействия электрического тока, электрической дуги, электромагнитного поля и статического электричества [2].

Объем и содержание организационных и технических мероприятий (ПОТ РМ-016-2001 «Межотраслевые правила по охране труда (правила безопасности) при эксплуатации электроустановок»), а также необходимые технические средства определяют исходя из эксплуатационного напряжения электроустановки, окружающей производственной среды и категории работ [3]. По напряжению электроустановки и сети подразделяют на 2 группы: напряжением до 1000 В и выше 1000 В. Иногда выделяют группу электроустановок с малым напряжением — до 50 В. Такая классификация определяет различие в комплексе мер и средств, обеспечивающих безопасность обслуживающего персонала.

Требования, предъявляемые к электрическому оборудованию, во многом зависят от помещения, в котором оно эксплуатируется. В отношении опасности поражения людей электрическим током различают производственные помещения с повышенной опасностью, особо опасные и без повышенной опасности [4].

Помещениями с повышенной опасностью считают такие помещения, в которых относительная влажность длительно превышает 75 % или имеются токопроводящие полы, токопроводящая пыль, или температура воздуха длительно превышает +30 °С, или установлены большие заземленные металлические конструкции и возможно одновременно прикосновение человека к имеющим соединение с землей металлоконструкциям зданий, технологическим аппаратам, механизмам и т. п., с одной стороны, и к металлическим корпусам электрооборудования, с другой. К таким помещениям относят кузнечные, механические, столярные цехи, неотапливаемые складские помещения и др. Напряжение электроинструмента и переносных электрических светильников, применяемых в помещениях с повышенной опасностью, не должно превышать 50 В.

Особо опасными являются помещения, имеющие повышенную влажность (по производственным условиям относительная влажность в них приближается к 100 %) или химически активную среду, постоянно или длительно разрушающую изоляцию и токоведущие части, а также помещения, в которых возможно одновременное действие двух факторов, определяющих признаки повышенной опасности производственных помещений. К особо опасным помещениям относят пропиточные, гальванические, газогенераторные отделения, душевые, прачечные и др. В них разрешается работать с электроинструментом напряжение не выше 50 В при обязательном применении средств индивидуальной защиты (диэлектрических перчаток, диэлектрических ковров, инструмента с изолированными рукоятками).

В помещениях без повышенной опасности отсутствуют перечисленные факторы, характерные для первых двух категорий помещений. Это конторские и бытовые помещения, отапливаемые склады и т. п. [4].

Согласно Правилам технической эксплуатации электроустановок потребителей [5] к обслуживанию электроустановок допускаются работники не моложе 18 лет, прошедшие медицинское освидетельствование. Все они должны хорошо знать оборудование, схемы, особенности обслуживаемых устройств, линий и умело применять правила безопасности, иметь отчетливое представление о возможных опасностях, уметь оказывать первую доврачебную помощь пострадавшему, проводить реанимационные действия: искусственное дыхание и непрямой массаж сердца. Уровень требуемых знаний определяется присвоенной квалификационной группой по электробезопасности. Чем выше квалификационная группа, тем большие требования предъявляются к работнику, его теоретической и практической подготовке [5]. Наличие квалификационной группы подтверждается специальным удостоверением, которое выдается после обучения и сдачи экзамена квалификационной комиссии.

Эффективность разрабатываемых мероприятий по электробезопасности существенно зависит от того, насколько правильно вскрываются причины несчастных случаев. Поэтому анализ электротравм представляет собой одно из основных направлений, способствующих повышению электробезопасности.

Основной причиной электротравматизма является прикосновение к токоведущим частям электроустановок (80…90 % случаев). Множество электротравм получены при работах без снятия напряжения.

Другие причины ‒ ошибочная подача напряжения и неправильное отключение электроустановок; прикосновение к нетоковедущим частям электроустановок, оказавшимся под напряжением; замыкания на корпус электроустановок вследствие ухудшения состояния изоляции (10…20 % случаев).

Большинство электротравм происходит в электроустановках напряжением свыше 1000 В с электротехническим персоналом, имеющим малый стаж работы — до 5 лет (первичная беспечность), и с опытными работниками, стаж которых составляет более 15 лет (вторичная беспечность, обусловленная игнорированием требований безопасности).

Необходимо помнить о мерах защиты от воздействия электрического тока.

Мерами и способами обеспечения электробезопасности служат: применение безопасного напряжения (до 50 В для переменного тока и 120 В для постоянного тока); контроль изоляции электрических проводов и сопротивления заземляющего устройства; исключение случайного прикосновения к токоведущим частям (расположение токоведущих частей электроустановок в недоступных местах и на высоте); устройство защитного заземления и зануления; использование средств индивидуальной защиты; соблюдение организационных и технических мероприятий, обеспечивающих безопасность работы в электроустановках.

Организационными мероприятиями являются: оформление работ нарядом-допуском, распоряжением или перечнем работ в порядке текущей эксплуатации; допуск к работе; надзор во время работы; оформление перерыва в работе, перевода на другое рабочее место, окончания работы [3]. Следует большее внимание уделять вопросам обучения работников и руководителей требованиям электробезопасности, приемам оказания первой доврачебной помощи и контролю полученных знаний.

Технические мероприятия включают в себя: отключение электроустановки; принятие мер, препятствующих подаче напряжения; вывешивание запрещающих плакатов на приводах ручного и ключах дистанционного управления коммутационных аппаратов, предписывающих и предупреждающих плакатов, плаката «Заземлено»; проверка отсутствия напряжения; установка заземления; ограждение рабочих мест и оставшихся под напряжением токоведущих частей [3].

Таким образом, необходимо соблюдать все вышеперечисленные мероприятия, обеспечивающие безопасность работ в электроустановках. Не пренебрегать требованиями правил безопасности. Для более эффективного предупреждения электротравматизма, необходимо осознанное отношение к вопросам электробезопасности на основе понимания всех аспектов поражения электрическим током. Оценка риска поражения электротоком на основе анализа электротравматизма в различных отраслях будет способствовать разработке конкретных мероприятий по электробезопасности для различных категорий производственного персонала и населения.

Реле называется устройство, в котором осуществляется скачкообразное изменение (переключение) выходного сигнала под воздействием управляющего (входного) сигнала, изменявшегося непрерывно в определённых пределах.

Релейные элементы (реле) находят широкое применение в системах автоматики, так как с их помощью можно управлять большими мощностями на выходе при малых по мощности входных сигналах; выполнять логические операции; создавать многофункциональные релейные устройства; осуществлять коммутацию электрических цепей; фиксировать отклонения контролируемого параметра от заданного уровня; выполнять функции запоминающего элемента и т. д. Наибольшее применение реле находят в области релейной защиты и автоматики.